INFORME DE FINAL DE PRÁCTICA: CALCULO DE LA CARGA...
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INFORME DE FINAL DE PRÁCTICA: CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA PARA LA SELECCIÓN DE UN DIFUSOR PARA LA AMPLIACIÓN DE LA CAVA DE MADURACIÓN, ANÁLISIS DE LOS POSIBLES PROYECTOS DE USO RACIONAL DE LA ENERGÍA Y REVISIÓN PLP Y ACTUALIZACIÓN DE LA RUTA TRIBOLOGÍCA Y PLANES DE MANTENIMIENTO DE LA MAQUINARIA NUEVA EN LA PLANTA DE CÁRNICOS COLANTA. CARLOS ALBERTO HENAO HENAO UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – SEDE MEDELLÍN FACULTAD DE MINAS ESCUELA DE INGENIERÍA, MECÁNICA, ELÉCTRICA Y CONTROL MEDELLÍN 2009
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INFORME DE FINAL DE PRÁCTICA: CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA PARA LA SELECCIÓN DE UN DIFUSOR PARA LA AMPLIACIÓN DE LA CAVA DE MADURACIÓN, ANÁLISIS DE LOS POSIBLES PROYECTOS DE USO RACIONAL DE LA ENERGÍA Y REVISIÓN PLP Y ACTUALIZACIÓN DE LA RUTA
TRIBOLOGÍCA Y PLANES DE MANTENIMIENTO DE LA MAQUINARIA NUEVA EN LA PLANTA DE CÁRNICOS COLANTA.
CARLOS ALBERTO HENAO HENAO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – SEDE MEDELLÍN FACULTAD DE MINAS
ESCUELA DE INGENIERÍA, MECÁNICA, ELÉCTRICA Y CONTROL MEDELLÍN
2009
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INFORME DE FINAL PRÁCTICA: CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA PARA LA SELECCIÓN DE UN DIFUSOR PARA LA AMPLIACIÓN DE LA CAVA DE MADURACIÓN, ANÁLISIS DE LOS POSIBLES PROYECTOS DE USO RACIONAL DE LA ENERGÍA Y REVISIÓN PLP Y ACTUALIZACIÓN DE LA RUTA
TRIBOLOGÍCA Y PLANES DE MANTENIMIENTO DE LA MAQUINARIA NUEVA EN LA PLANTA DE CÁRNICOS COLANTA.
CARLOS ALBERTO HENAO HENAO
TRABAJO DIRIGIDO DE GRADO
ASESOR DE TRABAJO DE GRADO PEDRO ALBARRACÍN AGUILÓN
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA –SEDE MEDELLÍN FACULTAD DE MINAS
ESCUELA DE INGENIERÍA, MECÁNICA, ELÉCTRICA Y CONTROL MEDELLÍN
2009
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AGRADECIMIENTOS
Hoy cuando mi vida va llenándose de realizaciones por estar alcanzando la gran meta propuesta, ser ingeniero mecánico, quiero agradecer profundamente a mi familia por el apoyo, comprensión, dedicación y paciencia en especial a Esperanza, Carlos Albeiro y Alejandra que durante estos 5 años me brindaron un acompañamiento continuo y siempre estuvieron ahí para darme una voz de aliento. Ya que sin estos no hubiese podido superar los obstáculos que día a día se presentaron en esta parte de mi vida.
Le agradezco a la Cooperativa COLANTA por brindarme la oportunidad de realizar mi práctica profesional, dar a conocer mis habilidades, conocimientos, destrezas; le agradezco en especial al Ingeniero Bernardino Quintero Coordinador Montajes y Mantenimiento, por su paciencia, por enseñarme y acompañarme en la etapa de aprendizaje y desarrollo de las actividades de la práctica, también le agradezco a todos mis compañero de trabajo por su colaboración, camaradería y paciencia durante esta etapa. Trabajo que me fortaleció y afirmo los conocimientos adquiridos en el transcurso de la Ingeniería.
A la Universidad Nacional de Colombia, agradecer la oportunidad de haber crecido intelectualmente, gracias a la calidad académica de los profesores que durante el desarrollo de la Ingeniería compartieron con nosotros sus conocimientos; a mis compañeros que de una u otra manera contribuyeron al fortalecimiento grupal. Y a todos los amigos que siempre estuvieron ahí.
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TABLA DE CONTENIDO
Lista de las tablas .................................................................................. 5
Lista de figuras ..................................................................................... 6
Lista de anexos ..................................................................................... 7
Glosario ................................................................................................. 8
Resumen ............................................................................................... 9
Introducción ........................................................................................10
Cooperativa Colanta ............................................................................ 11
Planteamiento del Problema ...............................................................15
Objetivos ..............................................................................................17
Marco Referencial ................................................................................18
Nociones refrigeración industrial y cálculo de la carga
Térmica .....................................................................................19
Mantenimiento industrial ....................................................... 26
Introducción Lubricación Productiva ..................................... 35
Bombas Hidráulicas ................................................................ 40
Soluciones ................................................................................ 49
Análisis De Resultados ...................................................................... 54
Análisis Para El Cálculo De Una Cava Para Productos De
Maduración .............................................................................. 54
Mantenimiento De La Inyectora De Salmuera ....................... 58
Programa De Lubricación Productiva En La Cooperativa
Colanta ..................................................................................... 63
Lubricación correctiva ....................................................... 63
Lubricación preventiva ...................................................... 63
Lubricación predictiva ...................................................... 63
Lubricación proactiva ........................................................ 64
Señalización de puntos de lubricación y lugares de
almacenamiento ................................................................ 64
Disposición de los lubricantes y manejo ambiental ......... 64
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Aspectos para tener en cuenta en el almacenamiento y
manejo de lubricantes ....................................................... 64
Pasos secuenciales según responsabilidades. .................. 65
Controles ............................................................................ 70
Estado de las actividades ................................................. 70
Análisis Y Cálculo De La Bomba De La Bocatoma Para Ser
Reemplazada Por Una Bomba Más Eficiente ........................ 72
Seguimiento, Análisis Y Propuesta Para La Lavadora De
Canastas ................................................................................. 75
Conclusiones ........................................................................................91
Bibliografía…………………………………………………………….. 92
Anexos.................................................................................................93
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1. LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Clasificación de las soluciones. .........................................................51
Tabla 2. Actividad mantenimiento motor eléctrico inyectora salmuera. .... 58
Tabla 3. Plan de trabajo Motor eléctrico de la inyectora de salmuera. ....... 59
Tabla 4. Ayuda para selección de lubricantes. ............................................. 65
Tabla 5. Primer muestreo realizado en la lavadora de canastas (Tanque Soda
caustica). ........................................................................................................ 76
Tabla 6. Primer muestreo realizado en la lavadora de canastas (Tanque
agua). ............................................................................................................. 76
Tabla 7. Segundo muestreo realizado en la lavadora de canastas (Tanque
Soda caustica). ............................................................................................... 77
Tabla 8. Segundo muestreo realizado en la lavadora de canastas (Tanque
agua). ............................................................................................................. 78
Tabla 9. Análisis Costo Vs Beneficio ............................................................ 87
Tabla 10. Factores K y C para algunos materiales. ........................................91
Tabla 11. Valores Factor cambio aire según la temperatura del aire y la
humedad. ....................................................................................................... 92
Tabla 12. Cambio de aire según el volumen en Ft3. ...................................... 92
Tabla 13. Cp de algunos materiales de empaque. ......................................... 92
Tabla 14. Calor equivalente de motores eléctricos. ....................................... 93
Tabla 15. Calor equivalente por persona. ...................................................... 93
Tabla 16. Valores de factor de rapidez de algunas carnes. ........................... 93
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2. LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Evaporador. ...................................................................... 22
Figura 2. Evaporador de tubos descubiertos .................................. 22
Figura 3. Evaporador de superficie plana ........................................ 23
Figura 4. Sistema integral de gestión de mantenimiento. ................ 29
Figura 5. Tipos de fallas según vida de la maquinaria. .................... 29
Figura 6. Tipos de mantenimiento. ................................................. 30
Figura 7. Metodo implementación gestión de mantenimiento. ....... 34
Figura 8. Bomba por encima de la succión. .................................... 41
Figura 9. Bomba por debajo de la succión. ..................................... 42
Figura 10. Característica H-Q del Sistema. .................................... 43
Figura 11. Arreglo Impulsor-Voluta. ............................................... 44
Figura 12. Balance energético de la bomba. .................................... 45
Figura 13. Distribución de presión en el impulsor de una bomba centrífuga radial. .............................................................................. 45
Figura 14. Curvas características de la bomba. ................................. 46
Figura 15. Comportamiento conjunto Sistema - bomba. .................. 47
Figura 16. Curvas características – bomba flujo Radial. ................... 48
Figura 17. Curvas características – bomba flujo Mixto. .................... 48
Figura 18. Curvas características – bomba flujo Axial. ..................... 48
Figura 19. Propuesta de ubicación de la nueva cava de maduración 55
Figura 20. Dimensiones generales de la Cava. ................................. 55
Figura 21 - 22. Conductividad de los tanques de soda caustica y agua. 77
Figura 23-24. Turbiedad de los tanques de soda y agua. ................. 77
Figura 25-26. pH de los tanques de soda y agua. ............................ 78
Figura 27-28.Concentración en los tanques de soda y agua. ............ 78
Figura 29-30. Conductividad en los tanques de soda y agua. ........... 79
Figura 31-32. Turbiedad en los tanques de soda y agua. ................. 79
Figura 33-34. pH en los tanques de soda y agua. ............................ 80
Figura 35. Concentración NaOH en el Tanque 1. .......................... 80
Figura 36. Temperatura ebullición soda vs Temperatura ebullición del agua ................................................................................................ 81
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Figura 37. Turbiedad del tanque de soda caustica. ......................... 83
Figura 38. Factores de costo promedio del vapor. ........................... 85
Figura 39. Balance en la Lavadora de canastas ............................... 86
Figura 40. Estado actual de las boquillas. ....................................... 89
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3. LISTA DE ANEXOS
Anexo 1. Tablas calculo carga térmica .................................................... 92
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4. GLOSARIO
PLP: Programa de lubricación productiva.
URE: Uso racional de la energía.
CAVITACIÓN: Aspiración en vacío es un efecto hidrodinámico que se
produce cuando el agua o cualquier otro fluido en estado líquido pasa a gran
velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresión del fluido
debido a la conservación de la constante de Bernoulli (Principio de Bernoulli).
NPSH: NPSH es un acrónimo de Net Positive Suction Head, también
conocido como ANPA (Altura Neta Positiva en la Aspiración) y CNPA (Carga
Neta Positiva en Aspiración). Es la diferencia, en cualquier punto de un circuito
hidráulico, entre la presión en ese punto y la presión de vapor del líquido en ese
punto.
CALDERA: La caldera, una máquina industrial que sirve para producir calor
para mover una turbina u otros usos.
CONDENSADOR: Es un intercambiador de calor entre fluidos, de modo que
mientras uno de ellos se enfría, pasando de estado gaseoso a estado líquido, el
otro se calienta. Se fabrican en tamaños y disposiciones diversas para ser
empleados en numerosos procesos térmicos.
LUBRICACIÓN: Un lubricante es una sustancia que, colocada entre dos
piezas móviles, no se degrada, y forma así mismo una película que impide su
contacto, permitiendo su movimiento incluso a elevadas temperaturas y
presiones.
FRICCIÓN: Es la fuerza que se opone al movimiento de una superficie sobre
la otra (fuerza de fricción dinámica) o a la fuerza que se opone al inicio del
movimiento (fuerza de fricción estática).
ENERGÍA: En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un
trabajo.
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5. RESUMEN
Los proyectos que se desarrollaron durante 9 meses en la Colanta comprendieron actividades en pro de la disminución de costos de operación, ahorro de energía, programa de lubricación productiva, actividades de mantenimiento y nuevos proyectos de ingeniería en busca de la ampliación de la planta y presentar en el mercado productos más innovadores. Para la las actividades de ahorro de energía se tuvo como base la cartilla de URE en la cual se plasma ideas de varios autores de cómo se puede disminuir costos de operación con un buen uso de la energía. Se adelantaron propuestas para el cambio de una bomba hidráulica por una de mayor eficiencia, programas caza fugas y disminución de costos en el lavado de canastas entre otros. Con las actividades de lubricación se buscaba el aumentar tiempo de relubricación, disminuir costos al unificar proveedor y tener ordenado toda la información para una correcta lubricación. Con las actividades de mantenimiento se tenía como objetivo introducir la maquinaria en las actividades preventivas de mantenimiento y así evitar ceros paros debido a los mantenimientos correctivos. Con la idea de incursionar en nuevos mercados se tiene planteado empezar a incursionar en el mercado de productos madurados (Salami, Jamón serrano, Chorizo español, entre otros), para lo cual se realizo los cálculos pertinentes para una cava que conservara dichos productos.
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6. INTRODUCCIÓN
La práctica como Ingeniero Mecánico en la COOPERATIVA LECHERA COLANTA es uno logro importante que se da después de haber cursado teóricamente una Ingeniería en base a un crecimiento tanto personal como profesional. En las empresas es importante asegurar la calidad de los productos, con el fin de promover la confianza en las relaciones entre empresa y cliente; este se hace realizando acciones planificadas y sistemáticas para que el producto cumpla con requisitos destinados, estos puede estar en el envase, manipulación, aseo, transporte y ejecución del servicio. Es importante resaltar que la practica fue realizada en la Planta Cárnicos de la Cooperativa COLANTA en San Pedro de los Milagros Antioquia en el área de Montajes y Mantenimiento, la cual fue muy importante ya que se conoció el funcionamiento de la dependencia de Mantenimiento en la cooperativa y en especial en la planta Cárnicos, dando así la posibilidad de un aprendizaje no solo desde el punto de vista práctico y la solución de problemas del día a día, sino desde el punto de vista académico y la puesta en práctica de los conocimientos adquiridos en esta parte. De esta forma es que, como ingeniero mecánico aporto en los temas relacionados con mis conocimientos en el área de Diseño, Lubricación, Mantenimiento, Fluidomecánica y Transferencia de Calor de la empresa, desempeñándome como interventor de proyectos, programación y desarrollo de diferentes actividades que se tuvieron planeadas desde un principio. Y realización de los mismos basándome primordialmente en mis conocimientos adquiridos durante mi Ingeniería y previamente con la supervisión (Ingeniero Bernardino Quintero y El Ingeniero William Zapata) de personal acorde en mi área de desempeño. De esta manera es que la COOPERATIVA LECHERA COLANTA se lucra de practicantes en distintas áreas de la profesionalización, que cada día hacen aportes de sus conocimientos a una COOPERATIVA que acordemente los acoge para que se realicen como profesionales y cumplan con sus expectativas.
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7. COOPERATIVA COLANTA
RESEÑA HISTÓRICA DE LA COOPERATIVA LECHERA COLANTA En 1964 un grupo de 65 campesinos sembraron la base de LA COOPERATIVA COLANTA. En Medellín existía un oligopolio que adoptó la práctica desleal de rebajar de forma unilateral el precio de la leche que recibían del campesino, situación ésta que sirvió para la naciente cooperativa que en sus inicios se llamó Coolechera. En casi una década de existencia quebró tres veces, hasta que en 1973 llegó a la gerencia el M.V.Z. Jenaro Pérez Gutiérrez. COLANTA es el esfuerzo de 3.800 asociados trabajadores y 12.000 productores que hoy dan fe de las bondades del sistema cooperativo, como alternativa y redención del agro colombiano. La Cooperativa tiene más futuro que historia, valora su pasado porque hace parte de su presente, de su futuro y de lo que hoy es: un sueño hecho realidad de campesinos y trabajadores. LA COOPERATIVA COLANTA comenzó a tejer su historia el 24 de junio de 1964, cuando en el municipio de Don Matías, al norte del departamento de Antioquia, se asociaron 65 campesinos Esta unión se gestó para enfrentar los abusos reiterados de un oligopolio existente en Medellín. En razón a lo anterior, estos campesinos, que derivaban el sustento diario de la producción de leche, carecían de alternativas económicas para vivir. Por su parte, los habitantes de la región del norte antioqueño heredaron suelos pobres y pocos aptos para la agricultura, debido a la explotación de oro. Eran suelos de fertilidad baja o muy baja, ácidos, lo que implica necesariamente su recuperación con base en fertilizantes. En épocas anteriores, grupos de mineros llegaron y colonizaron la región; así se establecieron las primeras comunidades en el norte antioqueño.
El efecto de remoción y lavado de millones de toneladas de tierra (las mejores para el uso agropecuario) terminó con el agotamiento de la capa fértil del suelo. Lo suelos se sembraron de pastos tratados con fertilizantes que cambiaron el paisaje de la región.
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La ganadería, entonces, surgió como redentora del norte antioqueño. Se instauró así, una cultura pecuaria que en adelante giraría en torno al ganado de leche, que con el correr de los años adquiriría mayor importancia en la región. Contribuyó a esta tendencia el hecho de que los municipios del altiplano desarrollaron la actividad lechera teniendo en cuenta oportunidades y ventajas como el clima, la red vial secundaria existente y la cercanía a Medellín y demás municipios del Valle de Aburra. Y sobre todo, la vocación cooperativa de sus gentes como semilla que germinaba inclusive antes de 1964.
MISIÓN COLANTA
Somos una cooperativa líder del sector agroindustrial que posibilita el desarrollo y bienestar de los asociados productores y trabajadores, a través de una oferta integral y oportuna de productos y servicios, como la mejor opción en la relación calidad-precio, para satisfacer las necesidades de los clientes en el contexto nacional, con proyección internacional. Para ello contamos con la tecnología apropiada y un talento humano visionario, comprometido con los valores corporativos, la preservación del medio ambiente y la construcción de un mejor país.
VISIÓN COLANTA
Seremos una cooperativa altamente comprometida con la internacionalización de la producción del sector agroindustrial y de las actividades complementarias para el desarrollo social y económico de los asociados y las regiones donde realizamos gestión con procesos innovadores, cumpliendo los más estrictos estándares de calidad y productividad para satisfacer las necesidades de nuestros clientes en los mercados de América.”
PROPÓSITO CORPORATIVO Garantizar la comercialización de la producción Agroindustrial del asociado, al mejor precio acorde con los mercados.
POLÍTICA DE CALIDAD
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Generar una cultura orientada al mejoramiento continuo de los procesos y a la prevención de eventos que puedan afectar la salud y seguridad de las personas, la calidad e inocuidad del producto y el medio ambiente, con capacitación y entrenamiento permanente, nos esforzamos por adquirir conocimiento y habilidades para satisfacer y brindar confianza a los clientes, asociados productores, asociados trabajadores y a la comunidad a través de los procesos, productos y servicios que cumplen con las normas internas y legales vigentes.
VALORES CORPORATIVOS
• Solidaridad: Nos sentimos comprometidos con el acontecer de La Cooperativa y asumimos que nuestras acciones afectan a los demás.
• Participación: Somos una organización democrática, donde cada asociado tiene incidencia en la toma de decisiones e igualdad de oportunidades.
• Equidad: Facilitamos el desarrollo integral del asociado y su familia, mediante la distribución justa e imparcial de los beneficios cooperativos.
• Honestidad: realizamos todas las operaciones con trasparencia y rectitud.
• Lealtad: Somos fieles a La Cooperativa y buscamos su desarrollo y permanencia en el tiempo.
• Responsabilidad: Obramos con seriedad, en consecuencia con nuestros deberes y derechos como asociados, acorde con nuestro compromiso con La Cooperativa.
• Respeto: Escuchamos, entendemos y valoramos al otro, buscando armonía en las relaciones interpersonales, laborales y comerciales.
• Mística: Realizamos nuestro trabajo bien desde el principio, con la convicción de entregar lo mejor.
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• Confianza: Cumplimos con lo prometido al ofrecer los mejores productos y servicios a un precio justo y razonable.
• Trabajo en Equipo: Con el aporte de todos los que intervienen en los diferentes procesos de La Cooperativa buscamos el logro de los objetivos organizacionales.
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8. PLANTEAMIENTO DE LOS PROBLEMAS
• En el proceso de la innovación de nuevos productos por parte de la cooperativa surge la necesidad de incursionar en un mercado que pocas empresas en Colombia se han atrevido a ingresar. Se trata de los productos madurados de carne de cerdo, en meses anteriores se construyo una cava para realizar ensayos con dichos productos, los cuales tuvieron acogida y rentables por lo tanto surge la necesidad de ampliar dicha cava para madurar y almacenar por más tiempo dichos productos.
• La necesidad surge ante de realizar nuevos planes, tareas y actividades de mantenimiento para la inyectora de salmuera, maquina que fue adquirida por la Cooperativa y prestara funciones varias. Y como el mantenimiento de equipos y maquinaria representa una inversión que a mediano y largo plazo acarreara ganancias solo para la Cooperativa sino que se revertirá en mejora en mejoras para la producción y evitar posibles accidentes de los trabajadores.
• Desafortunadamente en la cooperativa la parte de lubricación la ha dejado a un lado de la parte de mantenimiento y por lo tanto durante muchos años se ha desperdiciado dinero, tiempo y mano de obra. La necesidad surge antes los altos costes de adquisición de lubricantes de varias marcas que muchas veces cumplen la misma función, por lo tanto se plantea la posibilidad de unificar proveedores y con esto implementar toda una teoría de lubricación de lubricación productiva con la finalidad de llegar a una lubricación proactiva.
• La actual bomba de la bocatoma presenta muchos años en la planta y por lo tanto cuenta con tecnología poco eficiente y en los últimos años ha acarreado demasiados costos en la parte de mantenimiento correctivo. Lo que se pretende es realizar un estudio beneficio Vs costo y tratar de cambiar dicha bomba por una más eficiente y que cumpla con las necesidades actuales de la planta.
• La actual lavadora de canastas lleva varios años en la Cooperativa primero fue adquirida para lavar canastas en la planta de Armenia, después en Medellín y por ultimo termino en cárnicos San Pedro. Cuando fue entregada dicha maquina se encontraba en un alto grado de deterioro y
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además al ser tecnología vieja se tuvo que actualizar todo los sistemas de programación y mejorarla considerablemente. Dentro de URE (uso racional de la energía) se cuenta con una filosofía de ahorrar energía (en cualquiera de sus formas) para ahorrar costos de operación y a la vez contribuir al cuidado del medio ambiente. Por lo tanto se plantea la posibilidad de implementar un sistema de dosificador de soda caustica en dicha maquinaria para ahorrar Soda caustica, agua, vapor y horas hombre.
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9. OBJETIVOS
• GENERAL Actualización de la ruta tribológica y de los planes de mantenimiento de la planta de Cárnicos Colanta.
• ESPECÍFICOS Calculo de la carga térmica y selección del difusor para la ampliación de la cava de maduración. Realizar el plan de mantenimiento preventivo para la inyectora de salmuera. Revisar y replantear el plan de lubricación productiva la Cooperativa Colanta con la finalidad de unificar proveedores y servicios. Evaluar el consumo de energía de la bomba de la bocatoma y compararla con una más eficiente. Estimar el tiempo de recuperación de la inversión para la bomba de la bocatoma, y mirar la rentabilidad para la empresa. Optimizar el consumo de agua, vapor y soda cáustica en la lavadora de canastas. Estudio de viabilidad de la compra de un temporizador para la el sistema de extracción de aire.
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10. MARCO REFERENCIAL
a. NOCIONES REFRIGERACIÓN INDUSTRIAL Y CALCULO CARGA DE LA TÉRMICA.
REFRIGERACIÓN
Es el proceso de reducción y mantenimiento de la temperatura (a un valor menor a la del medio ambiente) de un objeto o espacio. La reducción de temperatura se realiza extrayendo energía del cuerpo, generalmente reduciendo su energía térmica, lo que contribuye a reducir la temperatura de este cuerpo. Es antónimo la refrigeración ya que produce calor al aire y puede haber escapes de aire produciendo radiación.
La refrigeración implica transferir la energía del cuerpo que pretendemos enfriar a otro, aprovechando sus propiedades termodinámicas. La temperatura es el reflejo de la cantidad o nivel de energía que posee el cuerpo, ya que el frío propiamente no existe, los cuerpos solo tienen más o menos energía térmica. De esta manera enfriar corresponde a retirar Energía (calor) y no debe pensarse en términos de " producir frío o agregar frío".
La Termodinámica es una rama de la ciencia que trata sobre la acción mecánica del calor. Hay ciertos principios fundamentales de la naturaleza, llamados Leyes Termodinámicas, que rigen nuestra existencia aquí en la tierra, varios de los cuales son básicos para el estudio de la refrigeración. La primera y la más importante de estas leyes dice: La energía no puede ser creada ni destruida, sólo puede transformarse de un tipo de energía en otro.
El calor es una forma de energía, creada principalmente por la transformación de otros tipos de energía en energía de calor; por ejemplo, la energía mecánica que opera una rueda causa fricción y crea calor. Calor es frecuentemente definido como energía en tránsito, porque nunca se mantiene estática, ya que siempre está transmitiéndose de los cuerpos cálidos a los cuerpos fríos.
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La segunda ley de la termodinámica es aquella según la cual el calor siempre viaja del cuerpo más cálido al cuerpo más frío. El grado de transmisión es directamente proporcional a la diferencia de temperatura entre ambos cuerpos.
El calor puede viajar en tres diferentes formas: Radiación, Conducción y Convección. Radiación es la transmisión de calor por ondas similares a las ondas de luz y a las ondas de radio.
Hay poca radiación a bajas temperaturas, también cuando la diferencia de temperaturas entre los cuerpos es pequeña, por lo tanto, la radiación tiene poca importancia en el proceso de refrigeración.
Sin embargo, la radiación al espacio o al de un producto refrigerado por agentes exteriores, particularmente el sol, puede ser un factor importante en la carga de refrigeración. Conducción es el flujo de calor a través de una substancia. Para que haya transmisión de calor entre dos cuerpos en esta forma, se requiere contacto físico real. La Conducción es una forma de transmisión de calor sumamente eficiente.
Convección es el flujo de calor por medio de un fluido, que puede ser un gas o un liquido, generalmente agua o aire. El aire puede ser calentado en un horno y después descargado en el cuarto donde se encuentran los objetos que deben ser calentados por convección.
La aplicación típica de refrigeración es una combinación de los tres procesos citados anteriormente. La transmisión de calor no puede tener lugar sin que exista una diferencia de temperatura.
TEMPERATURA
La temperatura es la escala usada para medir la intensidad del calor y es el indicador que determina la dirección en que se moverá la energía de calor. También puede definirse como el grado de calor sensible que tiene un cuerpo en comparación con otro.
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EVAPORADOR
La carga del evaporador es la misma carga necesaria calculada para la necesidad que se tiene o requiere. Uno de los factores importantes a tener en cuenta a la hora de seleccionar un evaporador es la DT del mismo. La DT del evaporador está definido como la diferencia de temperatura entre la temperatura del aire que llega al evaporador, tomada generalmente como la temperatura de diseño del espacio refrigerado y la temperatura de saturación del refrigerantes correspondiente a la presión a la salida del evaporador.
DT= T AMBIENTE – T SATURACIÓN REFRIGERANTE Ecuación 1
A medida que el DT es mayor, mayor será la capacidad del evaporador para retirar calor, para condiciones normales de diseño, en los manuales se tiene DT=7°C y DT=10°C. Es evidente entonces que un evaporador con un área superficial pequeña trabajando con una DT grande, podrá tener la misma capacidad que otro evaporador que tenga un área superficial más grande pero que tenga un DT más pequeña. El DT también tiene efectos en la humedad del espacio refrigerado, mientras menor sea el DT, mayor será la humedad del espacio refrigerado, así mismo, a mayor DT, se tendrá menor humedad en el espacio refrigerado. Como conclusión de lo expresado anteriormente se deduce que:
• La temperatura de saturación del refrigerante debe estar mínimo 7°C a 10°C por debajo de la temperatura del espacio refrigerado, para evaporadores con convección forzada.
• A mayor DT mayor será la absorción de calor del evaporador.
• Sabiendo la temperatura de saturación del refrigerante en el evaporador, se determina la presión de succión a la que debe operar el sistema.
Los fabricantes poseen diversas formulas para hallar la potencia de los evaporadores. Los otros factores a tener en cuenta en la selección de un evaporador son:
• La capacidad del evaporador en BTU/Hr, Kcal/Hr, Watt, etc.
• La temperatura de evaporación del refrigerante. Existen evaporadores de baja, media y alta temperatura de evaporación
• El espaciado entre aletas. A menor temperatura de evaporación, mayor será la evaporación entre aletas.
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• El caudal de aire que debe pasar por el mismo para obtener el rendimiento indicado por el fabricante.
• El numero de toberas para los ventiladores
• El tipo de deshielo.
TIPOS DE EVAPORADORES
Su función es la extraer el calor del medio refrigerado por medio de la evaporación del refrigerante. El evaporador recibe refrigerante a baja presión y baja temperatura y lo entrega a baja presión y alta temperatura. Según el tipo de alimentación de líquido pueden ser de expansión seca, inundado o recirculado. Según el tipo de construcción pueden ser de tubo descubierto, de superficie plana o de tubos aleteados Figura 1. Evaporador.
Fuente: Bally
Tubos descubiertos Figura 2. Evaporador de tubos descubiertos
Fuente: Bally
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Superficie plana
Figura 3. Evaporador de superficie plana
Fuente: I.E.T
Tubos aleteados Es otro tipo de sistema que utiliza anillos o extensiones para aumentar la transferencia de calor. VÁLVULA DE EXPANSIÓN Su función es la de realizar la expansión del refrigerante, disminuyendo la presión al refrigerante lo que luego le permite su cambio de estado líquido a gaseoso. El elemento de expansión recibe refrigerante a alta presión y baja temperatura y lo entrega a baja presión y baja temperatura. CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA Algunas de las fuentes de calor más comunes que suministran la carga de refrigeración al equipo son:
• Calor que pasa del exterior al espacio refrigerado por conducción a través de las paredes.
• Calor que llega al espacio refrigerado por radiación a través de ventanales y/o vidrios.
• Calor que pasa al espacio refrigerado debido a las infiltraciones del aire exterior (puertas que se abren, rendijas, etc).
• Calor cedido por el producto caliente a medida que su temperatura es bajada al nivel deseado.
• Calor cedido por las personas dentro del espacio refrigerado.
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• Calor cedido por equipos dentro del espacio refrigerado: motores eléctricos, alumbrado, equipo electrónico, cafeteras, etc.
En refrigeración comercial, la carga total de enfriamiento se divide en las siguientes cuatro (4) cargas separadas:
1. Conducción paredes. 2. Infiltraciones exteriores. 3. Producto caliente y empaque. 4. Cargas varias o suplementarias.
En refrigeración se acostumbra emplear la carga de enfriamiento por cada 24 horas [Btu/h], ya que es importante el tiempo en el que el equipo “absorbe” esta carga. Cuando la carga se tenga en Btu/h=Btu/h * 24h/24h=24Btu/24h. GANANCIA DE CARGA EN PAREDES (Q1) La cantidad de calor transferida (Q1) por unidad de tiempo es: Q1=A*U*∆T Donde: Q1: Carga térmica transferida [Btu/h]. A: Área exterior de las paredes [Ft2] U: Coeficiente total de transferencia de calor [Btu/h*ft2*°F] ∆T: Diferencia de temperatura a través de las pared [°F] Para encontrar “U” debe tenerse en cuenta lo siguiente: K= Conductividad térmica, para materiales homogéneos, y el valor dado es para 1 pulgada de espesor de material [Btu*plg/h*ft2*°F]. C= Conductancia térmica, para materiales homogéneos y no homogéneos, y el valor es para un espesor determinado del material [Btu/h*ft2*°F]. C=K/x, donde x es el espesor del material en pulgadas. Sea R la resistencia térmica total, R=1/U. La resistencia térmica de cada material en particular: 1/C ó x/K. Cuando la pared esta construida de varias capas de diferentes materiales: 1/U=1/fi+x1/K1+ x2/K2+…+ xn/Kn+1/f0 fi= Coeficiente de convección interior. f0= Coeficiente de convección exterior. CARGA POR CAMBIO DE AIRE (INFILTRACIONES) (Q2) Q2= Volumen interior (ft3)* Cambio de aire/24h (ver anexo 1)* factor de cambio de aire (Btu/ft3) (ver anexo 1) A las tablas anexas se debe entrar por medio de la temperatura a la que se almacena el producto.
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CARGA DEL PRODUCTO (Q3)
Q3= QProducto (Qp)+Qempaque (Qe)+Qrespiracion (Qr).
Carga del producto Qp=m*Cp*∆T/F.R Donde: Qp. Carga del producto propiamente dicha (Btu/24h). m: Masa del producto (Lb/24h) Cp: Calor especifico, arriba o antes de la congelación (Btu/lb*°F) (ver anexo 1) ∆T= Cambio de temperatura del producto (°F). F.R: Factor de rapidez en enfriamiento. Este factor tiene en cuenta que la carga de enfriamiento es considerablemente mayor durante la primera parte del periodo de enfriamiento. Para encontrar la carga Qp, se debe tener presente se la temperatura de almacenamiento del producto es menor que la temperatura de congelación del mismo (ver anexo 1) en este caso la carga Qp se calcula en tres partes: Qp (Btu/24h)= Q1 +Q2 +Q3.
1. Calor sensible cedido por el producto al enfriarse desde la temperatura de entrada hasta la temperatura de congelación. Q1=m*Cp1*(Tentrada-Tcongelacion)/F.R (Btu/24h) Cp1= Calor especifico, arriba o antes de la congelación (Btu/lb*°F) (ver anexo 1)
2. Calor latente cedido por el producto durante su congelación. Q2= m*hL, Donde hL: Calor latente de fuison del producto (Btu/lb)
3. Calor sensible cedido por el producto al enfriarse desde la temperatura de congelación hasta la temperatura final de almacenamiento Q3=m*Cp3*(T congelación – Talmacenamiento). Cp3= Calor especifico, abajo o después de la congelación (Btu/lb*°F) (ver anexo 1).
CARGA DEL EMPAQUE Cuando un producto es enfriado en recipientes tales como botellas, carton, canastas, etc. El calor cedido por estos recipientes debe considerarse como parte de la carga del producto. Qe(Btu/24h)=me*Cpe*∆T/F.R Donde: me: Masa del empaque (lb/24h)
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Cpe: Calor especifico del producto (Btu/lb*°F) ∆T: Cambio de temperatura del empaque (°F) F.R: Factor de rapidez de enfriamiento (el mismo del producto).
CALOR DE RESPIRACIÓN O CALOR DE REACCIÓN (Qr) Las frutas y los vegetales transpiran cuando son almacenados a unas temperaturas superior al almacenamiento. Qr (Btu/24h)=m(lb)*Calor respiración (Btu/lb*h) (ver anexo 1)*24 CARGA VARIAS Las cargas varias están dadas por y se calcula de la siguiente manera:
• Alumbrado (Btu/24h)=Watios*3,41 Btu/h*Watt*24
• Motores eléctricos (Btu/24h)=Factor (ver anexo 1)*potencia (hp)*24
• Personas (Btu/24h)=Factor (ver anexo 1)*#personas*24
•
CARGA TOTAL (QT) Y CAPACIDAD DEL EQUIPO (Qeq) La carga total de enfriamiento para un periodo de 24 horas, es la suma de las ganancias obtenidas multiplicada por un factor de seguridad del 10%. QT=(Q1 +Q2+Q3+Q4)*1,10 (Btu/24h) Qeq= (QT (Btu/24h))/(tiempo de funcionamiento (h/24h) Tonelada de refrigeración (T.R): Capacidad equivalente a la fusión de una tonelada de hielo en 24 horas. Debido a que 1 tonelada de hielo absorbería 288.000 Btu (2000lb *144 Btu/lb) para derretirse. Esto representa una capacidad de enfriamiento de 12000 Btu/h ó 200 Btu/min.
1 T.R=12000 Btu/h= 3.517 Kj/s=3.517 Kw. b. MANTENIMIENTO INDUSTRIAL
La labor del departamento de mantenimiento, está relacionada muy estrechamente en la prevención de accidentes y lesiones en el trabajador ya que tiene la
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responsabilidad de mantener en buenas condiciones, la maquinaria y herramienta, equipo de trabajo, lo cual permite un mejor desenvolvimiento y seguridad evitando en parte riesgos en el área laboral. Para nadie es un secreto la exigencia que plantea una economía globalizada, mercados altamente competitivos y un entorno variable donde la velocidad de cambio sobrepasa en mucho nuestra capacidad de respuesta. En este panorama estamos inmersos y vale la pena considerar algunas posibilidades que siempre han estado pero ahora cobran mayor relevancia. Particularmente, la imperativa necesidad de redimensionar la empresa implica para el mantenimiento, retos y oportunidades que merecen ser valorados. Debido a que el ingreso siempre provino de la venta de un producto o servicio, esta visión primaria llevó la empresa a centrar sus esfuerzos de mejora, y con ello los recursos, en la función de producción. El mantenimiento fue “un problema” que surgió al querer producir continuamente, de ahí que fue visto como un mal necesario, una función subordinada a la producción cuya finalidad era reparar desperfectos en forma rápida y barata. Sin embargo, sabemos que la curva de mejoras increméntales después de un largo período es difícilmente sensible, a esto se una la filosofía de calidad total, y todas las tendencias que trajo consigo que evidencian sino que requiere la integración del compromiso y esfuerzo de todas sus unidades. Esta realidad ha volcado la atención sobre un área relegada: el mantenimiento. Ahora bien, ¿cuál es la participación del mantenimiento en el éxito o fracaso de una empresa? Por estudios comprobados se sabe que incide en:
• Costos de producción.
• Calidad del producto servicio.
• Capacidad operacional (aspecto relevante dado el ligamen entre competitividad y por citar solo un ejemplo, el cumplimiento de plazos de entrega).
• Capacidad de respuesta de la empresa como un ente organizado e integrado: por ejemplo, al generar e implantar soluciones innovadoras y manejar oportuna y eficazmente situaciones de cambio.
• Seguridad e higiene industrial, y muy ligado a esto.
• Calidad de vida de los colaboradores de la empresa.
• Imagen y seguridad ambiental de la compañía. Características del Personal de Mantenimiento
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El personal que labora en el departamento de mantenimiento, se ha formado una imagen, como una persona tosca, uniforme sucio, lleno de grasa, mal hablado, lo cual ha traído como consecuencia problemas en la comunicación entre las áreas operativas y este departamento y un más concepto de la imagen generando poca confianza. Breve Historia de la Organización del Mantenimiento La necesidad de organizar adecuadamente el servicio de mantenimiento con la introducción de programas de mantenimiento preventivo y el control del mantenimiento correctivo hace ya varias décadas en base, fundamentalmente, al objetivo de optimizar la disponibilidad de los equipos productores. Posteriormente, la necesidad de minimizar los costos propios de mantenimiento acentúa esta necesidad de organización mediante la introducción de controles adecuados de costos. Más recientemente, la exigencia a que la industria está sometida de optimizar todos sus aspectos, tanto de costos, como de calidad, como de cambio rápido de producto, conduce a la necesidad de analizar de forma sistemática las mejoras que pueden ser introducidas en la gestión, tanto técnica como económica del mantenimiento. Es la filosofía del tero tecnología. Todo ello ha llevado a la necesidad de manejar desde el mantenimiento una gran cantidad de información. Objetivos del Mantenimiento El diseño e implementación de cualquier sistema organizativo y su posterior informatización debe siempre tener presente que está al servicio de unos determinados objetivos. Cualquier sofisticación del sistema debe ser contemplada con gran prudencia en evitar, precisamente, de que se enmascaren dichos objetivos o se dificulte su consecución. En el caso del mantenimiento su organización e información debe estar encaminada a la permanente consecución de los siguientes objetivos
• Optimización de la disponibilidad del equipo productivo.
• Disminución de los costos de mantenimiento.
• Optimización de los recursos humanos.
• Maximización de la vida de la máquina.
• Evitar, reducir, y en su caso, reparar, las fallas sobre los bienes precitados.
• Disminuir la gravedad de las fallas que no se lleguen a evitar.
• Evitar detenciones inútiles o para de máquinas.
• Evitar accidentes.
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• Evitar incidentes y aumentar la seguridad para las personas.
• Conservar los bienes productivos en condiciones seguras y preestablecidas de operación.
• Balancear el costo de mantenimiento con el correspondiente al lucro cesante.
• Alcanzar o prolongar la vida útil de los bienes.
Criterios de la Gestión del Mantenimiento Figura 4. Sistema integral de gestión de mantenimiento.
Fuente: Mantenimiento Mundial. El mantenimiento adecuado, tiende a prolongar la vida útil de los bienes, a obtener un rendimiento aceptable de los mismos durante más tiempo y a reducir el número de fallas. Se dice que algo falla cuando deja de brindarnos el servicio que debía darnos o cuando aparecen efectos indeseables, según las especificaciones de diseño con las que fue construido o instalado el bien en cuestión. Clasificación de las Fallas Figura 5. Tipos de fallas según vida de la maquinaria.
Fuente: Mantenimiento Mundial.
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Fallas Tempranas Ocurre al principio de la vida útil y constituyen un porcentaje pequeño del total de fallas. Pueden ser causada por problemas de materiales, de diseño o de montaje. Fallas adultas Son las fallas que presentan mayor frecuencia durante la vida útil. Son derivadas de las condiciones de operación y se presentan más lentamente que las anteriores (suciedad en un filtro de aire, cambios de rodamientos de una máquina, etc.). Fallas tardías Representan una pequeña fracción de las fallas totales, aparecen en forma lenta y ocurren en la etapa final de la vida del bien (envejecimiento de la aislación de un pequeño motor eléctrico, perdida de flujo luminoso de una lampara, etc. Tipos de Mantenimiento Figura 6. Tipos de mantenimiento.
Fuente: Mantenimiento Mundial. Mantenimiento correctivo Es aquel que se ocupa de la reparacion una vez se ha producido el fallo y el paro súbito de la máquina o instalación. Mientras se prioriza la reparación sobre la gestión, no se puede prever, analizar, planificar, controlar, rebajar costos. Ventajas
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• Si el equipo esta preparado la intervención en el fallo es rápida y la reposición en la mayoría de los casos será con el mínimo tiempo.
• No se necesita una infraestructura excesiva, un grupo de operarios competentes será suficiente, por lo tanto el costo de mano de obra será mínimo, será más prioritaria la experiencia y la pericia de los operarios, que la capacidad de análisis o de estudio del tipo de problema que se produzca.
• Es rentable en equipos que no intervienen de manera instantanea en la producción, donde la implantacion de otro sistema resultaría poco económico.
Desventajas
• Se producen paradas y daños imprevisibles en la produccion que afectan a la planifiacion de manera incontrolada.
• Se cuele producir una baja calidad en las reparaciones debido a la rapidez en la intervención, y a la prioridad de reponer antes que reparar definitivamente, por lo que produce un hábito a trabajar defectuosamente, sensación de insatisfacción e impotencia, ya que este tipo de intervenciones a menudo generan otras al cabo del tiempo por mala reparación por lo tanto será muy difícil romper con esta inercia.
Mantenimiento Preventivo Este tipo de mantenimiento surge de la necesidad de rebajar el correctivo y todo lo que representa. Pretende reducir la reparación mediante una rutina de inspecciones periodicas y la renovación de los elementos dañados, si la segunda y tercera no se realizan, la tercera es inevitable. Caracteristicas: Basicamente consiste en programar revisiones de los equipos, apoyandose en el conocimiento de la máquina en base a la experiencia y los historicos obtenidos de las mismas. Se confecciona un plan de mantenimiento para cada máquina, donde se realizaran las acciones necesarias, engrasan, cambian correas, desmontaje, limpieza, etc. Ventajas:
• Se se hace correctamente, exige un conocimiento de las máquinas y un tratamiento de los históricos que ayudará en gran medida a controlar la maquinaria e instalaciones.
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• El cuidado periódico conlleva un estudio óptimo de conservación con la que es indispensable una aplicación eficaz para contribuir a un correcto sistema de calidad y a la mejora de los contínuos.
• Reducción del correctivo representará una reducción de costos de producción y un aumento de la disponibilidad, esto posibilita una planificación de los trabajos del departamento de mantenimiento, así como una previsión de l.los recambios o medios necesarios.
• Se concreta de mutuo acuerdo el mejor momento para realizar el paro de las instalaciones con producción.
Desventajas:
• Representa una inversión inicial en infraestructura y mano de obra. El desarrollo de planes de mantenimiento se debe realizar por tecnicos especializados.
• Si no se hace un correcto análisis del nivel de mantenimiento preventivo, se puede sobrecargar el costo de mantenimiento sin mejoras sustanciales en la disponibilidad.
• Los trabajos rutinarios cuando se prolongan en el tiempo produce falta de motivación en el personal, por lo que se deberan crear sitemas imaginativos para convertir un trabajo repetitivo en un trabajo que genere satisfacción y compromiso, la implicación de los operarios de preventivo es indispensable para el éxito del plan.
Mantenimiento Predictivo Este tipo de mantenimiento se basa en predecir la falla antes de que esta se produzca. Se trata de conseguir adelantarse a la falla o al momento en que el equipo o elemento deja de trabajar en sus condiciones óptimas. Para conseguir esto se utilizan herramientas y técnicas de monitores de parametros físicos. Ventajas
• La intervención en el equipo o cambio de un elemento.
• Nos obliga a dominar el proceso y a tener unos datos técnicos, que nos comprometerá con un método cientifico de trabajo riguroso y objetivo.
Desventajas
• La implantancion de un sistema de este tipo requiere una inversion inicial imoprtante, los equipos y los analizadores de vibraciones tienen un costo elevado. De la misma manera se debe destinar un personal a realizar la lectura periodica de datos.
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• Se debe tener un personal que sea capaz de interpretar los datos que generan los equipos y tomar conclusiones en base a ellos, trabajo que requiere un conocimiento técnico elevado de la aplicación.
• Por todo ello la implantación de este sistema se justifica en máquina o instalaciones donde los paros intempestivos ocacionan grandes pérdidas, donde las paradas innecesarias ocacionen grandes costos.
Mantenimiento Productivo Total (T.P.M.) Mantenimiento productivo total es la traducción de TPM (Total Productive Maintenance). El TPM es el sistema Japonés de mantenimiento industrial la letra M representa acciones de MANAGEMENT y Mantenimiento. Es un enfoque de realizar actividades de dirección y transformación de empresa. La letra P está vinculada a la palabra “Productivo” o “Productividad” de equipos pero hemos considerado que se puede asociar a un término con una visión más amplia como “Perfeccionamiento” la letra T de la palabra “Total” se interpresta como “Todas las actividades que realizan todas las personas que trabajan en la empresa” Definición Es un sistema de organización donde la responsabilidad no recae sólo en el departamento de mantenimiento sino en toda la estructura de la empresa “El buen funcionamiento de las máquinas o instalaciones depende y es responsabilidad de todos”. Objetivo El sistema está orientado a lograr:
• Cero accidentes
• Cero defectos.
• Cero fallas.
Ventajas
• Al integrar a toda la organización en los trabajos de mantenimiento se consigue un resultado final más enriquecido y participativo.
• El concepto está unido con la idea de calidad total y mejora continua.
Desventajas
• Se requiere un cambio de cultura general, para que tenga éxito este cambio, no puede ser introducido por imposición, requiere el convencimiento por parte de todos los componentes de la organización de que es un beneficio para todos.
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• La inversión en formación y cambios generales en la organización es costosa. El proceso de implementación requiere de varios años.
Método Implementación Gestión Mantenimiento Figura 7. Metodo implementación gestión de mantenimiento.
Fuente: Mantenimiento Mundial. FINALIDAD MANTENIMIENTO La principal función de una gestión adecuada del mantenimiento consiste en rebajar el correctivo hasta el nivel óptimo de rentabilidad para la empresa. El correctivo no se puede eliminar en su totalidad por lo tanto una gestión correcta extraerá conclusiones de cada parada e intentará realizar la reparacion de manera definitiva ya sea en el mismo momento o programado un paro, para que esa falla no se repita. Es importante tener en cuenta en el análisis de la política de mantenimiento a implementar, que en algunas máquinas o instalaciones el correctivo será el sistema más rentable. El mantenimiento de equipos, infraestructuras, herramientas, maquinaria, etc. representa una inversión que a mediano y largo plazo acarreará ganancias no sólo para el empresario quien a quien esta inversión se le revertirá en mejoras en su producción, sino también el ahorro que representa tener un trabajadores sanos e índices de accidentalidad bajos. El mantenimiento representa un arma importante en seguridad laboral, ya que un gran porcentaje de accidentes son causados por desperfectos en los equipos que pueden ser prevenidos. También el mantener las áreas y ambientes de trabajo con
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adecuado orden, limpieza, iluminación, etc. es parte del mantenimiento preventivo de los sitios de trabajo. El mantenimiento no solo debe ser realizado por el departamento encargado de esto. El trabajador debe ser concientizado a mantener en buenas condiciones los equipos, herramienta, maquinarias, esto permitirá mayor responsabilidad del trabajador y prevención de accidentes.
c. INTRODUCCIÓN LUBRICACIÓN PRODUCTIVA
Desafortunadamente la mayoría de las empresas industriales aún siguen empeñadas en llevar a cabo sus programas de lubricación de manera sistemática y no proactiva lo cual como es obvio conduce a altos costos de lubricación, de mantenimiento y a baja confiabilidad de los equipos rotativos. Cuando se lubrica bajo frecuencias constantes (preventivo) puede suceder que entre un intervalo y otro el lubricante haya estado sometido a condiciones diversas de operación como altas temperaturas, contaminantes como agua, sólidos y partículas metálicas ó a condiciones operacionales diferentes las cuales afectan de manera diversa la vida del lubricante haciendo que cuando se vaya a cambiar si es un aceite ó a reengrasar si es una grasa, su estado difiera del que tenía en otro período de lubricación, dando lugar por lo tanto a que al final de un período esté aún en óptimas condiciones y se deseche incrementando innecesariamente los costos de lubricación y el impacto negativo sobre el ambiente ó que por el contrario se encuentre por fuera de especificaciones, ya sea oxidado ó altamente contaminado, dando lugar a problemas de desgaste erosivo, abrasivo ó adhesivo en los elementos lubricados, incrementando de esta manera los costos de mantenimiento por reposición de partes y horas - hombre e interrumpiendo la producción. Mediante la aplicación de la Tribología estamos de por si al alcance de llegar al diseño por fatiga de la maquinas e incluso que en algunos casos estos puedan ser superados. Para obtener estos resultados debemos interactuar con otras ciencias y ramas del mantenimiento proactivo y preventivo, entonces nos dirigiremos hacia una Tribología Productiva que involucrara como pilares fundamentales:
a) El control de la fricción y la reducción del desgaste. b) El ahorro de energía. c) La conservación del medio ambiente y la preservación de los recursos
no renovables.
EL CONTROL DE LA FRICCIÓN Y LA REDUCCIÓN DEL DESGASTE.
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La aplicación de la Tribología debe conducir a reducir al máximo la fricción sólida, fluida y elastohidrodinámica (EHL) y a evitar que se presente la fricción metal - metal; si se controla la fricción será posible reducir los diferentes tipos de desgaste que se pueden presentar en un mecanismo permitiendo que éste alcance su vida a la fatiga e inclusive la incremente. El mantenimiento proactivo mediante un buen programa vibracional y de balanceo, conjuntamente el uso de lubricantes de buena calidad aseguraran la preservación de los activos.
El desgaste en sus distintas formas es sinónimo de improductividad y se define como la pérdida de material entre dos superficies que se encuentran en movimiento relativo y que se manifiesta por un funcionamiento errático apenas perceptible, siendo necesario en la mayoría de los casos sacar de servicio el equipo del cual hacen parte fundamental. Las causas del desgaste siempre pueden ser determinadas a partir de la implementación de programas de mantenimiento proactivo efectivos.
El desgaste, cualquiera que sea su origen siempre conduce al contacto metal-metal entre las superficies del mecanismo que se encuentran en movimiento relativo y se define como el deterioro sufrido por ellas a causa de la intensidad de la interacción de sus rugosidades superficiales; este tipo de desgaste puede llegar a ser crítico haciendo que las piezas de una máquina pierdan sus tolerancias y el mecanismo funcione de una manera errática o que fallen catastróficamente quedando inservibles y causando consecuentemente costosos daños y elevadas pérdidas en el sistema productivo de la empresa. Si se quiere que las máquinas alcancen sus mayores índices de productividad es necesario lograr que los componentes que las constituyen se cambien por fatiga y no por alguno de los muchos tipos de desgaste que se pueden presentar durante su explotación.
Una superficie lubricada se puede desgastar por causas que pueden ser intrínsecas al tipo de lubricante utilizado, a su tiempo de servicio, a contaminantes presentes en el aceite cuyo origen puede ser de los mismos mecanismos lubricados ó de fuentes externas, a fallas intempestivas del sistema de lubricación y en algunos pocos casos como resultado de una selección incorrecta del equipo para el tipo de trabajo que va a desarrollar, a un mal diseño ó al empleo de materiales inadecuados para las condiciones de operación de los mecanismos que lo constituyen. Las superficies correctamente lubricadas también se desgastan cuando se desgasta ó se rompe la película límite en el caso de la lubricación límite ó elastohidrodinámica (EHL) y se conoce como desgaste adhesivo ó del desprendimiento de dicha película de las rugosidades de las superficies metálicas cuando se tienen condiciones de lubricación fluida; en este último caso el desgaste es leve y genera partículas metálicas del orden de 1 a 2 micras y se le denomina desgaste erosivo. Los tipos de desgaste más comunes en orden de importancia son: adhesivo, erosivo, corrosivo, por cavitación, por corrientes eléctricas y por fatiga superficial.
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EL AHORRO DE ENERGÍA
Cualquier sustancia que se utilice como lubricante reduce la fricción en algún grado y por lo tanto el esfuerzo para mover los diferentes mecanismos de una máquina, sin embargo al aplicar la Tribología, la filosofía debe ser la de utilizar lubricantes con los coeficientes de fricción lo más bajos posibles de tal manera que el consumo de energía sea mínimo. Quizá más importante aun es la calidad de los mismos pues a partir de una mejor calidad existirá más cuidado a equipos y maquinaria, no podemos esperar un máximo ahorro energético a partir de lubricantes de baja calidad.
Es muy importante pues a la hora de adquirir un nuevo lubricante conocer sus especificaciones técnicas y la base a partir de la cual fue hecho. El proceso por el cual son fabricados es otro punto a tomar en cuenta, pues esto determinara la estabilidad en el tiempo de trabajo al cual será sometido.
Sin conocer estas características no es posible implementar programas de ahorro energético mediante un control de la fricción.
LA CONSERVACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE Y LA PRESERVACIÓN DE LOS RECURSOS NO RENOVABLES.
En la lubricación de los mecanismos de una máquina se debe tener siempre presente la conservación del medio ambiente y la preservación de los recursos no renovables como el petróleo, por lo tanto debemos racionalizar el consumo de lubricantes.
Recordemos que al utilizar lubricantes derivados del petróleo estos se oxidan y dan lugar a la formación de peróxidos y ácido sulfúrico, lo que hace que estos lubricantes sean altamente tóxicos y no biodegradables, conllevando a un envenenamiento paulatino de la tierra y el medio ambiente.
Por otro lado el petróleo al ser un recurso no renovable las reservas mundiales de este vital elemento se reducen debido a la utilización de sus derivados (lubricantes) cada vez mayor y sin medida tanto de máquinas industriales como automotrices. La opción más satisfactoria en la actualidad es utilizar lubricantes de mayor calidad como los semisintenticos y sintéticos que aunque en su mayoría son derivados del petróleo permiten prolongados períodos de utilización con lo cual se reduce el volumen de aceite desechado al ambiente, son menos tóxicos y más biodegradables.
La lubricación productiva metodología muy amplia que involucra tanto desde la selección del lubricante adecuado para cada uno de los mecanismos hasta llegar al
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punto de capacitaciones y seminarios respecto a la tribología. Dentro de esta mejora que se busca con una lubricación productiva también se debe tener en cuenta todo lo que concierne desde la compra del lubricante hasta la disposición final sin dejar a un lado el almacenamiento, aplicación, rutas de lubricación, cantidad, rotulaciones, análisis de lubricantes, etc. Para desarrollar este último ítem se requiere de toda una metodología de lubricación predictiva.
DESARROLLO DEL PROGRAMA DE LUBRICACIÓN PREDICTIVA
En la actualidad se tienen muy buenas herramientas de monitoreo para predecir con gran exactitud la condición de la película lubricante tanto en aceites como en grasas lubricantes, de tal manera que el lubricante se pueda seguir dejando en servicio ó se deseche de acuerdo a su estado real. En este caso el personal de lubricación en lugar de proceder a lubricar de manera automática y sin ningún análisis previo los mecanismos de una máquina, analiza primero su condición de lubricación con las herramientas de predicción que tenga disponibles y procede de manera inmediata a lubricar solamente aquellos mecanismos cuya película lubricante muestra una condición anormal. Los que presenten condiciones normales no se lubrican y se vuelven a inspeccionar de acuerdo con las frecuencias de monitoreo que se tengan establecidas.
Los pasos a seguir son los siguientes:
• Chequear la condición de lubricación de los equipos incluidos en el programa.
• Reengrasar los rodamientos que presenten un espesor de película lubricante por fuera de especificaciones.
• Cambiarle el aceite a los equipos que tengan 5 ó menos galones y que hayan mostrado condición anormal, este aceite se debe almacenar por tipos con el fin de poderlo recuperar posteriormente mediante procesos de diálisis.
• En aquellos equipos donde el volumen de aceite sea mayor a los 5 galones y que el análisis previo mostró que está por fuera de especificaciones, se procede a enviarle una muestra de dicho aceite al proveedor de lubricantes con el fin de que le practique las pruebas de laboratorio necesarias para determinar qué tipo de mantenimiento es necesario hacerle para que pueda continuar en servicio ó si definitivamente es necesario cambiarlo.
EQUIPOS ROTATIVOS QUE SE DEBEN INCLUIR EN EL PROGRAMA DE LUBRICACIÓN PREDICTIVO Lo ideal sería que todos los equipos rotativos que están en el programa preventivo de lubricación se pudieran incluir en el predictivo pero al comienzo de la implantación del programa esto no es factible, por lo tanto se debe empezar el programa con los siguientes equipos:
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• Equipos críticos dentro del sistema productivo de la empresa.
• Equipos esenciales ó sea aquellos equipos que cuentan con otro auxiliar.
• Equipos con volúmenes de aceite superior a 1 galones.
• Equipos con problemas de lubricación.
• Equipos con rodamientos ya sean lubricados con aceite ó con grasa HERRAMIENTAS REQUERIDAS PARA LLEVAR A CABO EL PROGRAMA PREDICTIVO DE LUBRICACIÓN Las más importantes son:
• Analizador de aceite portátil: permite evaluar la condición global del aceite y determinar en el mismo equipo donde trabaja si se deba cambiar ó no.
• Analizador del estado de la lubricación en rodamientos lubricados con aceite ó con grasa: determina el espesor de la película lubricante, especificando cuales rodamientos se deben lubricar.
• Equipo portátil de filtración: permite hacerle mantenimiento de limpieza a los aceites que no se cambiaron pero salieron contaminados con trazas de agua ó con partículas sólidas y metálicas.
• Otros equipos para monitoreo de la condición de los aceites que sería importante que la empresa los tuviera a mediano ó a largo plazo son un Contador de Partículas, Analizador de aceites por constante dieléctrica y Dializador de aceite. De no ser posible la empresa debe conseguir estos recursos con el proveedor de los lubricantes ó mediante prestación de servicios con empresas externas.
BENEFICIOS DE LA LUBRICACIÓN POR CONDICIÓN O PREDICTIVA Los benéficos más importantes de la lubricación por condición son los siguientes:
• Se lubrican los mecanismos que realmente requieren ser lubricados.
• Se tiene la información del estado real de la lubricación de cada uno de los mecanismos que están incluidos en el programa de lubricación predictiva.
• Considerable reducción del consumo de grasas y aceites.
• Reutilización de la mayoría de los aceites que se sacan de los equipos al someterlos a procesos de diálisis.
• Incremento de la Confiabilidad y Disponibilidad de los equipos rotativos.
• Menores costos de lubricación y de mantenimiento.
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d. BOMBAS HIDRÁULICAS
Las bombas hidráulicas son una de las máquinas de más amplio uso en la hidráulica actual. Estos dispositivos son utilizados para suministrarle energía al fluido y así llevar a cabo diversos factores de diseño. En el cual se necesita elevar una columna de agua desde un nivel de referencia inferior a otro que está a una altura mayor. Para hacer esto el ingeniero debe decidir, entre muchas otras cosas, que bomba debe utilizar para poder llevar a cabo esta tarea. Así que, para tomar esta decisión los fabricantes de bombas le proporcionan a los ingenieros unas curvas características de sus máquinas para que así el mismo decida si la bomba a utilizar le sirve o no. Una de estas curvas es la curva NPSH. La NPSH (Net Positive Suction Height) por sus siglas en inglés, también conocida como altura neta positiva en la aspiración (ANPA) o carga neta positiva en aspiración (CNPA) es la diferencia entre la presión de vapor del fluido que circula por la tubería y la presión del fluido en ese punto. El ingeniero debe asegurar que la presión absoluta del fluido, nunca sea menor que la presión de vapor del fluido ya que si esto ocurre se produce el fenómeno llamado cavitación, que podría disminuir considerablemente la eficiencia de la bomba e inclusive puede parar el flujo completamente. La cavitación es un fenómeno que ocurre cuando el fluido que esta al interior de una tubería comienza a ebullir aun cuando la temperatura no sea alta, formando burbujas que luego implotan. Esto se debe a que la presión es tan baja, que las moléculas del líquido pasan libremente a su estado gaseoso y luego colapsan nuevamente debido a la inestabilidad de esa fase. Cuando esto sucede, grandes cantidades de energía se liberan instantáneamente y afecta las paredes de las tuberías, fatigándolas y haciendo al sistema muy ruidoso. Es por esto que es necesario evitar por todos los medios posibles la cavitación, y por esto los fabricantes de bombas presentan entre sus datos las curvas de NPSH mínimo requerido para que el sistema no baje su presión demasiado y se cree la cavitación. Estas curvas son presentadas por los fabricantes ya que esa presión mínima depende, entre otras cosas, de características de la bomba tales como la forma del rodete, su tamaño, modelo, etc. Por otro lado está la NPSH disponible que es la presión absoluta a la entrada de la bomba, y esta si depende de la geometría y las condiciones de diseño del sistema a construir. En un sistema con una bomba, se requiere que el NPSHd>NPSHr para poder asegurar que este funcione adecuadamente. El NPSHd, se calcula utilizando a Ecuación (1) en donde Hg es la altura geométrica de aspiración y por tanto es negativa si la bomba trabaja en succión negativa y positiva si trabaja en succión
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positiva. Hf son las perdidas longitudinales, Ha son las perdidas locales, y Pv es la presión de vapor del líquido.
γγv
afg
atm PHHH
PNPSHd −−−+= Ecuación 1
En muchas ocasiones el sistema al cual se necesita acoplar una bomba existe con anterioridad, y el trabajo se reduce a conocer y entender bien las características del mismo, para así poder determinar satisfactoriamente la bomba necesaria para poder cumplir con los requerimientos del proceso.
Asumiendo que se debe concebir el sistema para que satisfaga las necesidades del proceso, se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:
• Caudal requerido. • Cabeza requerida (este aspecto está fuertemente influenciado por las
características del sistema). • Fluido a bombear. • Temperatura del fluido.
La característica de un sistema está dada por la curva de cabeza-caudal, la cual está dada por dos componentes; la cabeza estática total, TSH, (Fija. Independiente del caudal manejado) y la Cabeza Dinámica, CD, (Variable. Dependiente del caudal manejado).
Esta Cabeza Estática Total (TSH) se determina físicamente sobre el sistema, y generalmente se dan las dos configuraciones siguientes:
• La bomba se encuentra por encima del nivel de succión (Fig.2). • La bomba se encuentra por debajo del nivel de succión (Fig.3).
Figura 8. Bomba por encima de la succión.
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En este caso la Cabeza Estática Total (TSH) es la suma de la Elevación de Succión Estática (SSL), más la Cabeza Estática de Descarga (SDH).
Figura 9. Bomba por debajo de la succión.
En este caso la Cabeza Estática Total (TSH) es la diferencia entre la Cabeza Estática de Descarga (SDH), menos la Cabeza Estática de Succión (SSH).
La Cabeza Dinámica es variable, ya que depende de varios factores, como son; caudal manejado por el sistema (velocidad de flujo), las características físicas de la tubería (diámetro y rugosidad) y la viscosidad del fluido (es función de la temperatura), forma general de la línea (accesorios y válvulas).
Dicha cabeza cuantifica las pérdidas de energía que se generan por fricción en la tubería, y cambios de dirección (o obstrucciones) producto de las válvulas y los accesorios.
• Para calcular las pérdidas por fricción de la tubería se utiliza la ecuación de Darcy-Weisbach:
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Donde: = Factor de fricción.
• Para calcular las pérdidas por accesorios y válvulas se utiliza el método de Coeficiente de Resistencia K. Con la siguiente ecuación:
Donde: K= Factor de fricción.
Así la cabeza dinámica es igual a la suma de las dos expresiones anteriores.
Ahora, la característica total del sistema está dada por (Fig. 4):
Figura 10. Característica H-Q del Sistema.
Ahora, ya que está determinado el comportamiento del sistema dependiendo del caudal manejado, revisaremos las características de la bomba, para así elegir la bomba mas apropiada.
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Principios fundamentales.
Una bomba centrifuga es una máquina que convierte la potencia de entrada (rotativa, motor) en energía cinética en el fluido por medio de un mecanismo giratorio, el impulsor.
El principal fenómeno físico de transferencia de energía es el efecto centrífugo ejercido sobre el fluido. Adicionalmente, el efecto de la forma de la voluta o carcasa sobre el fluido es la transformación de energía (de cabeza de velocidad a cabeza de presión) por el fenómeno de continuidad, también contribuye al aumento del nivel energético del fluido en la descarga de la bomba (Figura 5).
Figura 11. Arreglo Impulsor-Voluta.
El nivel energético del fluido en cualquier punto (*) está dado por la expresión:
Considerando que la bomba transfiere energía al fluido, se puede hacer un balance energético entre la succión y la descarga de la bomba; puntos 1 y 2, respectivamente (Figura 6).
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Figura 12. Balance energético de la bomba.
La energía entregada por la bomba al fluido, despreciando la transferencia de calor y el trabajo viscoso está dada por H, (en términos de cabeza).
Dado que existen perdidas internas en las bombas de tipo hidráulica, volumétrica y mecánica; cobra sentido definir la eficiencia de la bomba.
En función de la potencia transferida al fluido y la potencia entregada a la bomba por el eje del motor, se define la eficiencia así:
El movimiento del impulsor genera una baja presión en la succión de la bomba, lo cual hace que el fluido se mueva hacia el ojo del impulsor (Figura 7).
Figura 13. Distribución de presión en el impulsor de una bomba centrífuga radial.
En la figura anterior se muestra la generación de la presión en la medida en que el líquido va abandonando el impulsor. Adicionalmente se muestra claramente la diferencial de presión entre el lado convexo con relación al cóncavo del alabe.
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Ahora, después de entender el funcionamiento de una bomba, es momento de ver cómo se comporta una bomba centrífuga radial, en función de sus variables de operación.
Los fabricantes de bombas proveen las curvas características de la bomba, las cuales muestran la cabeza, la eficiencia, potencia y NPSH-R, versus el caudal manejado por la bomba (Figura 8).
Figura 14. Curvas características de la bomba.
En este momento es importante definir el BEP, (siglas en ingles de Punto de Mejor Eficiencia); este punto como su nombre lo dice, está asociado a los parámetros de operación de la bomba en la cual su eficiencia es máxima. Así, entonces hay un valor de caudal y de cabeza relacionados al BEP (QBEP y HBEP). Lo ideal es trabajar la bomba en este punto (o en su vecindad), para suplir las necesidades del proceso.
Selección.
En este momento, ya es claro el comportamiento individual y por separado, del sistema y de la bomba. Ahora el trabajo consiste en hacer una buena selección de la bomba, según los requerimientos del proceso (principalmente, cabeza y caudal requerido).
Hay que hacer especial claridad y énfasis en que; una bomba centrífuga siempre tratará de operar en el punto donde su curva característica se intercepte con la curva característica del sistema (Figura 9).
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Figura 15. Comportamiento conjunto Sistema - bomba.
El paso siguiente es la selección de la bomba, para esto se debe tener en cuenta dos aspectos primordiales:
1. Buscar una bomba que los valores de cabeza y caudal en su BEP, coincidan ó sean similares a la cabeza y caudal requeridos por el proceso. Así:
Y
2. Buscar una bomba la cual tenga una curva cabeza-caudal (H-Q), cuya característica pueda cumplir los posibles rangos de operación para satisfacer el proceso.
El primer punto anterior no es mucho lo que nos puede decir sobre el tipo de bomba a utilizar dado que varias bombas, de varios tipos, pueden tener un BEP que se acerque al requerido por el proceso. Pero al tener conocimiento sobre el rango de trabajo que requiere el proceso, toma sentido el segundo punto anterior, dado que buscaríamos una bomba que satisfaga las necesidades pertinentes.
A continuación se presentaran tres curvas con características H-Q muy diferentes, con los mismos valores de cabeza y caudal para el BEP.
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Figura 16. Curvas características – bomba flujo Radial.
Figura 17. Curvas características – bomba flujo Mixto.
Figura 18. Curvas características – bomba flujo Axial.
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Cada una de las tres bombas anteriores cumple a cabalidad el primer aspecto a tener en cuenta en la selección de la bomba. Como se mencionó anteriormente, para poder satisfacer el segundo punto es necesario conocer el rango de operación del proceso para así elegir una bomba cuya curva H-Q satisfaga dichos requerimientos, sin alejarse significativamente del punto de mejor eficiencia de la bomba.
Además de la cabeza y el caudal, también están asociados al BEP, un valor de potencia (bhp) y un valor de NPSHR (siglas en ingles de Cabeza Neta de Succión Positiva Requerida).
La potencia requerida en el BEP puede ser conseguida dependiendo del motor seleccionado, por lo general esto no genera mucho inconveniente dada la amplia gama de motores desarrollados en la industria.
El termino NPSHR es una medida de la energía mínima requerida en el ojo de succión de la bomba, para garantizar el buen funcionamiento de la bomba.
El NPSHR es un parámetro de la bomba y es determinado y suministrado por el fabricante de la bomba.
Este parámetro debe ser comparado contra el NPSHA (siglas en ingles de Cabeza Neta de Succión Positiva Disponible), el cual está determinado por las características del tramo de succión del sistema, y se puede mejorar aumentando el diámetro de la tubería de succión, mejorando la calidad de dicha tubería, reduciendo la distancia de la tubería de succión y la cantidad de accesorios en la línea. Todo lo anterior con el fin de garantizar que:
Muchos autores y la practica aconseja que:
Esto con la intención de tener un factor de seguridad para evitar el negativo fenómeno de cavitación, el cual aqueja frecuentemente los sistemas de bombeo.
Teniendo en cuenta los aspectos tratados, seguramente se concebirán sistemas de bombeo óptimo y eficiente, que garantizarán las mejores condiciones de funcionamiento teniendo en cuenta el aspecto económico desde el punto de vista de inversión inicial y de operación a lo largo de la vida útil de todo el sistema de bombeo.
e. SOLUCIONES
Las soluciones en química, son mezclas homogéneas de sustancias en iguales o distintos estados de agregación. La concentración de una solución constituye una de sus principales características. Bastantes propiedades de las soluciones dependen
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exclusivamente de la concentración. Su estudio resulta de interés tanto para la física como para la química. Algunos ejemplos de soluciones son: agua salada, oxígeno y nitrógeno del aire, el gas carbónico en los refrescos y todas las propiedades: color, sabor, densidad, punto de fusión y ebullición dependen de las cantidades que pongamos de las diferentes sustancias.
La sustancia presente en mayor cantidad suele recibir el nombre de solvente, y a la de menor cantidad se le llama soluto y es la sustancia disuelta. El soluto puede ser un gas, un líquido o un sólido, y el solvente puede ser también un gas, un líquido o un sólido. Las mezclas de gases, son soluciones. Las soluciones verdaderas se diferencian de las soluciones coloidales y de las suspensiones en que las partículas del soluto son de tamaño molecular, y se encuentran dispersas entre las moléculas del solvente. Algunos metales son solubles en otros cuando están en el estado líquido y solidifican manteniendo la mezcla de átomos. Si en esa mezcla los dos metales se pueden solidificar, entonces serán una solución sólida. El estudio de los diferentes estados de agregación de la materia se suele referir, para simplificar, a una situación de laboratorio, admitiéndose que las sustancias consideradas son puras, es decir, están formadas por un mismo tipo de componentes elementales, ya sean átomos, moléculas, o pares de iones. Los cambios de estado, cuando se producen, sólo afectan a su ordenación o agregación.
Sin embargo, en la naturaleza, la materia se presenta, con mayor frecuencia, en forma de mezcla de sustancias puras. Las disoluciones constituyen un tipo particular de mezclas. El aire de la atmósfera o el agua del mar son ejemplos de disoluciones. El hecho de que la mayor parte de los procesos químicos tengan lugar en disolución hace del estudio de las disoluciones un apartado importante de la química-física.
Solubilidad La solubilidad es la capacidad que tiene una sustancia para disolverse en otra, la solubilidad de un soluto es la cantidad de este. Algunos líquidos, como el agua y el alcohol, pueden disolverse entre ellos en cualquier proporción. En una solución de azúcar en agua, puede suceder que, si se le sigue añadiendo más azúcar, se llegue a un punto en el que ya no se disolverá más, pues la solución está saturada. La solubilidad de un compuesto en un solvente concreto y a una temperatura y presión dadas se define como la cantidad máxima de ese compuesto que puede ser
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disuelta en la solución. En la mayoría de las sustancias, la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura del solvente. En el caso de sustancias como los gases o sales orgánicas de calcio, la solubilidad en un líquido aumenta a medida que disminuye la temperatura. En general, la mayor solubilidad se da en soluciones que moléculas tienen una estructura similar a las del solvente. La solubilidad de las sustancias varía, algunas de ellas son muy poco solubles o insolubles. La sal de cocina, el azúcar y el vinagre son muy solubles en agua, pero el bicarbonato de sodio casi no se disuelve.
Propiedades físicas de las soluciones
Cuando se añade un soluto a un solvente, se alteran algunas propiedades físicas del solvente. Al aumentar la cantidad del soluto, sube el punto de ebullición y desciende el punto de solidificación. Así, para evitar la congelación del agua utilizada en la refrigeración de los motores de los automóviles, se le añade un anticongelante (soluto). Pero cuando se añade un soluto se rebaja la presión de vapor del solvente.
Otra propiedad destacable de una solución es su capacidad para ejercer una presión osmótica. Si separamos dos soluciones de concentraciones diferentes por una membrana semipermeable (una membrana que permite el paso de las moléculas del solvente, pero impide el paso de las del soluto), las moléculas del solvente pasarán de la solución menos concentrada a la solución de mayor concentración, haciendo a esta última más diluida. Estas son algunas de las características de las soluciones: • Las partículas de soluto tienen menor tamaño que en las otras clases de mezclas.
• Presentan una sola fase, es decir, son homogéneas.
• Si se dejan en reposo durante un tiempo, las fases no se separan ni se observa sedimentación, es decir las partículas no se depositan en el fondo del recipiente.
• Son totalmente transparentes, es decir, permiten el paso de la luz.
• Sus componentes o fases no pueden separarse por filtración
Concentración de una solución La concentración de una solución lo da el número de moléculas que tenga que tenga el soluto de una sustancia y el número de moléculas que tiene el resto de la sustancia. Existen distintas formas de decir la concentración de una solución, pero las dos más utilizadas son: gramos por litro (g/l) y molaridad (M).
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Los gramos por litro indican la masa de soluto, expresada en gramos, contenida en un determinado volumen de disolución, expresado en litros. Así, una solución de cloruro de sodio con una concentración de 40 g/l contiene 40 g de cloruro de sodio en un litro de solución. La molaridad se define como la cantidad de sustancia de soluto, expresada en moles, contenida en un cierto volumen de solución, expresado en litros, es decir: M = n/V. El número de moles de soluto equivale al cociente entre la masa de soluto y la masa de un mol (masa molar) de soluto. Tabla 1. Clasificación de las soluciones. POR SU ESTADO DE POR SU CONCENTRACIÓN
SÓLIDAS
SOLUCIÓN NO-SATURADA; es aquella en donde la fase dispersa y la dispersante no están en equilibrio a una temperatura dada; es decir, ellas pueden admitir más soluto hasta alcanzar su grado de saturación.
LIQUIDAS
SOLUCIÓN SATURADA: en estas disoluciones hay un equilibrio entre la fase dispersa y el medio dispersante, ya que a la temperatura que se tome en consideración, el solvente no es capaz de disolver más soluto.
GASEOSAS
SOLUCIÓN SOBRESATURADA: representan un tipo de disolución inestable, ya que presenta disuelto más soluto que el permitido para la temperatura dada.
Para preparar este tipo de disoluciones se agrega soluto en exceso, a elevada temperatura y luego se enfría el sistema lentamente. Estas soluciones son inestables, ya que al añadir un cristal muy pequeño del soluto, el exceso existente precipita; de igual manera sucede con un cambio brusco de temperatura.
Efecto de la temperatura y la presión en la solubilidad de sólidos y gases
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Porque un refresco pierde más rápido el gas cuando está caliente que cuando esta frió, o por que el chocolate en polvo se disuelve más fácilmente en leche caliente, son varios factores los que influyen a estos fenómenos, entre ellos está la temperatura y la presión. Por lo general la solubilidad varía con la temperatura. En la mayoría de las sustancias, un incremento de la temperatura causa un aumento de la solubilidad. Los cambios de presión no modifican la solubilidad de un sólido en un líquido. Si un sólido es insoluble agua, no se disolverá aunque se aumente bruscamente la presión ejercida sobre él. La solubilidad de los gases disueltos en líquidos es diferente de la que poseen los sólidos. La solubilidad de un gas en agua aumenta con la presión del gas sobre el disolvente, si la presión disminuye, la solubilidad disminuye también. Se dice que la solubilidad de los gases es directamente proporcional a la presión. Cuando se destapa una botella de refresco, la presión sobre la superficie del líquido se reduce y cierta cantidad de burbujas de dióxido de carbono suben a la superficie. La disminución de la presión permite que el CO2 salga de la disolución. En relación con la temperatura, los gases disueltos en líquidos se comportan de forma inversa a como lo hacen los sólidos. La solubilidad de un gas en agua decrece a medida que aumenta la temperatura; esto significa que la solubilidad y la temperatura son inversamente proporcionales. Los gases disueltos en agua potable (oxigeno, cloro y nitrógeno) son las pequeñas burbujas que aparecen cuando él liquido se calienta y aún no llega al punto de ebullición. Cuando el agua hierve queda totalmente desgasificada, por lo cual su sabor es distinto del que posee el agua sin hervir, por ello se recomienda airear esta agua antes de beberla.
Soluciones acuosas
La importancia del estudio de la biomolécula agua radica en el hecho de que la totalidad de las reacciones bioquímicas se realizan en el seno del agua, todos los nutrientes se transportan en el seno del agua.
11. ANÁLISIS DE RESULTADOS
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a. ANÁLISIS PARA EL CÁLCULO DE UNA CAVA PARA PRODUCTOS DE MADURACIÓN
Las siguientes son las condiciones de servicio que debe cumplir la cava: La cava debe albergar un total de 3600 Kg (como máximo) de embutidos madurados de carne de cerdo, con una permanencia allí de 26 días. El producto se rotara a razón de 200 Kg/Semana, y su temperatura de entrada a la cámara es de 20 °C, y la temperatura de salida será de 12 °C con una humedad relativa entre el 70 y 85 %. A la cámara ingresaran dos personas para realizar un seguimiento del producto. Las personas permanecerán en la cava durante un periodo no mayor a 2 horas por día. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS GENERALES. En la cámara funcionaran 6 lámparas de 2*54 W y con una puerta sin cortina de aire. El piso será de concreto y las paredes serán de poliuretano inyectado de 4” de espesor. EN RESUMEN
• Permanencia del producto = 28 días.
• Rotación de 200 Kg/semana
• Temperatura Entrada del Producto = 20°C
• Temperatura Salida Del Producto = 10°C
• Humedad relativa =70%
• Seguimiento de 2 personas.
• 6 lámparas de 2*54 W
• Piso concreto.
• Paredes paneles de poliuretano inyectado(4 pulg.).
• Dimensiones de la cava: 5.24 m x 10.4 m y una altura de 3.1 m.
POTENCIA FRIGORÍFICA NECESARIA.
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Figura 19. Propuesta de ubicación de la nueva cava de maduración.
Las dimensiones de las carros donde van los productos son de: 1m X 1m X 1,86 m de altura. En cada carro caben aproximadamente 100 Kg de producto. La cava tiene capacidad para 36 carros.
Es claro que una cava con las dimensiones interiores de:
Figura 20. Dimensiones generales de la Cava.
Área de la base 5.24 m*10.4m Altura de la cava 3.1m. Volumen interior = 5.24*10.4*3.1=162.44 m3 Son suficientes para albergar esta cantidad de producto.
• Superficie exterior de la cámara. 10,5 m* 5,34 m =56,07 m2
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7,5 m * 3,2 m = 24 m2 3,2m * 5,4m= 17,28 m2
Superficie total = 97.357m2
CALCULO DEL CALOR PERDIDO POR LAS PAREDES: Q=A*K* ∆T**24h, donde K=0.57Kcal/h m2°C Q= 97.357m2*0.57Kcal/h m2°C* (20-10)°C *24h=13317,48 Kcal/día CALCULO DE LA CARGA DEL PRODUCTO Q = m x Cp x ∆T Q = Calor a extraer en Kcal/h. m = Masa en Kg. Cp = Calor especifico de la carne ∆T = Delta de temperatura Como se guardaran 200Kg/semana, se calculara la cava para un periodo de enfriamiento deseado de tres horas. El calor especifico para este tipo de carne se tomara de 0.68Kcal/Kg. Q=(m* Cp *∆T*24)/(Tiempo de enfriamiento deseado h) Q=(200Kg*0.68Kcal/Kg*°C*10°C*24h)/3 h=10880 Kcal/dia Como se utilizan 6 lámparas de 2*54 W se debe extraer también el calor que generan estas lámparas. La carga del alumbrado es : 6*2*54 W = 648 W CARGA DEL ALUMBRADO Q=648 W * 0.86Kcal/h * 24h/1dia=13374.72 Kcal/dia. Este seria el calor que se debería extraer en caso de que las lámparas permanecieran las 24 horas del dia. También se debe extraer el calor que transfiere las dos personas que hacen seguimiento a los productos cárnicos: GANANCIA DE CALOR DE VISITANTES
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Q(Seguimiento)=181.44Kcal/h*2*24h=8709.12 Kcal/día CALCULO DEL CALOR DESPRENDIDO POR LOS VENTILADORES DE LOS EVAPORADORES. Q=Vol*CDV CDV=Calor desprendido por los ventiladores Q= 162.44 m3*20 = 3248.8 Kcal/día. CALCULO DE LAS NECESIDADES POR RENOVACIÓN DE AIRE.
Q=Vol*Di*δ*N1 Donde Vol. = Volumen de la cava. Di = diferencia de entalpías entre el aire exterior y el aire de la cava.
δ =1/VE : Densidad del aire exterior.
VE = volumen especifico del aire exterior N1: # de renovaciones de aire por día.
Q=162.44 m3*7.7386Kcal/Kg*1.1709Kg/ m3*6,5= 9567,2812 Kcal/dia.
Suma de todas las cargas
Qt = 13317,48+10880+13374,72+8709,12+3248,8+9567,2812 =59096.92 Kcal/día Factor de seguridad del 10% sobre la carga total: Q= 65006,6133 Kcal/día Potencia frigorífica = 65006,6133 Kcal/18h
= 3611,47 Kcal/h.=14331,26 Btu/h ≈ 1,19 Ton/Refri Basado en un tiempo de operación del equipo de 18 horas.
EQUIPOS NECESARIOS PARA DESARROLLAR EL PROYECTO Debido a que la cantidad de potencia frigorífica que se requiere para desarrollar la refrigeración es de 1,2 Ton/Refri, se requiere conseguir los equipos necesarios que nos cumpla con estas exigencias. Pensando a largo plazo se utilizará un evaporador
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de 3 toneladas tipo dual para evitar que el frio vaya a quemar el producto. También se requiere una válvula solenoide, y tres válvulas de paso. Las otras partes del sistema de compresión, como son el compresor, el condensador, el tanque receptor del refrigerante, entre otros, se tomaran de los procesos que se desarrollan en otras cámaras de conservación, ya que estas poseen la capacidad suficiente de proporcionar estos procesos a la nueva cámara para completar el ciclo de refrigeración necesario. RESUMEN DE EQUIPOS Y MATERIALES
• Evaporador de 1,2 Toneladas/refrigeración, para un 70% de humedad relativa de la cámara.
• Una válvula solenoide.
• Tres válvulas de paso.
• El servicio de instalación de estos equipos lo prestaran los electromecánicos de la Planta y el servicio de paneleria será contratado.
b. MANTENIMIENTO DE LA INYECTORA DE SALMUERA
Las inyectoras hidráulicas autopilotadas MOVISTICK, son maquinas únicas en el mercado cárnico mundial con efecto spray, por atomización de micro partículas de salmuera a presión constante, han sido especialmente diseñadas para la inyección de todo tipo de carne (porcino, vacuno, volatería), con o sin hueso, aplicando la especial tecnología de nebulización para la distribución óptima de la salmuera por toda la pieza cárnica.
A diferencia de las inyectoras tradicionales a baja presión, en que la salmuera es inyectada durante el recorrido de la aguja en el interior de la carne a través de 2 ó 4 agujeros de gran diámetro, hecho que resulta en una pobre distribución de la sal y en la formación de bolsas verticales de salmuera en el músculo cárnico, esta nueva inyectora está fundamentada en la introducción de la salmuera en el seno del músculo cárnico por efecto “spray” cuando la máquina no hace ningún movimiento, es decir, está parada y la carne totalmente sujeta.
Con el innovador sistema de inyección por efecto “spray”, las agujas penetran totalmente en la carne y se detienen. Con la cinta completamente parada, las agujas inyectan la carne con salmuera nebulizada, resultando en una distribución de la salmuera totalmente regular y homogénea gracias a la alta velocidad y el gran poder
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de penetración de las micro partículas de salmuera en el músculo debido al efecto atomizador.
Dentro del departamento de mantenimiento de Colanta se cuenta con un procedimiento muy claro acerca de los pasos que se deben seguir cuando se adquiere una maquinaria nueva por parte de la cooperativa. Después de recibir la maquina por parte del grupo de electromecánicos de la planta la maquina es revisada y pasa por un proceso. En el cual primero que se le realizan las fichas técnicas, de atributos, planes, tareas y actividades de mantenimiento.
Las fichas técnicas y atributos se hacen con la idea de ingresar tantos los activos como componentes que puede tener un costo mas adelante, entre los equipos que se le realizan se encuentran maquinaria, motores, bombas, compresores, tableros, entre otras. Dichas fichas también se realizan con crearle una hoja de vida al equipo en el Software de la Cooperativa y a su vez poder descargarle tanto repuestos, mantenimientos y la depreciación de los equipos.
Dentro de la política de mantenimiento se cuenta que las maquinas nuevas antes de entrar en funcionamiento deben de tener elaborado un plan muy claro de mantenimiento de cada uno de los componentes de la maquina esto con la finalidad de tener a la mano tanto el stock de repuestos y la herramienta necesaria. Con el fin de preservar y mantener en buen estado la maquina.
Para la elaboración de dichos planes se cuenta con la ayuda de los catálogos del fabricante, planes de mantenimiento de maquinas similares, el proveedor y la experiencia del personal de mantenimiento.
A continuación se mostrara tanto una actividad, plan y tarea de mantenimiento para el motor eléctrico de la inyectora de salmuera. En el anexo 2 se pueden observar las otras fichas que se le levantaron la inyectora de salmuera.
Tabla 2. Actividad mantenimiento motor eléctrico inyectora salmuera.
1. Código de la actividad (8 dígitos alfanumérico): Clase 5 7 2 Tipo de Trabajo E L Consecutivos
2. Compañía (2 dígitos numérico o alfanumérico): 3 3
3. Centro de costos (7 dígitos numéricos): 1 1 0 2 3 0 7
4. Sistema asociado: (ubicación física del equipo, equivale generalmente al Centro de costos): ED 433230701 5. Área responsable (2 Dígitos): 0 3
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6. Nombre del planeador (iniciales del nombre): B Q
7. Nombre del aprobador: BERNARDINO QUINTERO
8. Estado del equipo: A x Activo I Inactivo R Retirado
9. Tipo de orden: Sistemática x Condicional Programada Ruta _____
12. Tiempo total de ejecución de la actividad: 4 h 15 min. 13. Código del oficio de quien va a realizar la actividad: 05020014 14. Equipo o clase: Clase:5 7 2
Código: 572330132
Descripción:
Código:
Descripción:
Descripción: Motor Electrico Inyectora Salmuera
17. Tareas de la actividad, elaborar en el formato “Tareas de actividad de mantenimiento”, código C R0102-10417
18. Plan de trabajo, elaborar en el formato “Plan de trabajo de la tarea o actividad de mantenimiento”, código C R0102-10418
Elaboró: Carlos A. Henao H.
Revisó: Aprobó:
Tabla 3. Plan de trabajo Motor eléctrico de la inyectora de salmuera.
1. Código del plan de trabajo (palabra Plan y el consecutivo de 5 dígitos): PLAN
Descripción general del plan (60 dígitos) REALIZAR MANTENIMIENTO AL MOTOR ELÉCTRICO DE LA INYECTORA DE SALMUERA.
3. Tiempo total de trabajo: 4 h 15 min
4. Equipo de aplicación: Clase 5 7 2 5 7 2 3 3 0 1 4
9 Descripción: MOTOR INYECTORA SALMUERA
Etapa Descripción (60dígitos) Herramienta (40dígitos)
Observación (62 dígitos)
Tiempo de ejecución
1
Verificar si el equipo esta en proceso
Visual 0:2
2
Realizar Tareas HACCP Manual 0:2
62
3
Hacer inventario de herramientas y piezas de
mantenimiento
Manual 0:5
4
Usar overol limpio Manual 0:5
5
Usar herramientas y EPP limpios y desinfectados. Usar
zona de desinfección
Manual 0:4
6
Demarcar Zona de Mantenimiento (aviso zona
sucia)
Manual
0:2
7
Desenergizar el equipo Manual 0:2
8
Retirar Guardas Manual - llave
0:7
9
Desconectar Eléctricamente el motor
Manual 0:15
10
Retirar Tornillos sujeción motor Manual destornillado
r
0:5
11
Retirar Acople Bomba-Motor Manual 0:10
12
Llevar Motor al taller Caminar 0:5
13
Retirar Caperuza, tapas acoples, ventilador y rotor
Manual Destornillad
or
0:10
14
Retirar rodamientos motor Manual Extractor
0:15
15
Meggear motor – probar aislamiento bobinas
Manual - Meggue
0:5
16
Estufar Manual - Horno
0:20
17
Cambiar rodamientos al Motor Manual 0:15
18
Pintar Motor Externamente Manual – Aerógrafo
0:20
19
Colocar a secar el motor Manual 0:30
63
20
Armar Tapas, ventilador, caperuza, acoples
Manual Destornillad
or
0:20
21
Llevar Motor a la maquina Caminar 0:5
22
Ubicar los acoples Manual 0:5
23
Colocar elemento flexible (de acoplamiento)
Manual 0:10
24 Ubicar motor y apretar tornillos Manual - Destornillad
or
0:10
25 Verificar alineamiento Manual 0:5
26
Conectar eléctricamente el motor
Manual - Destornillad
or
0:15
27 Energizar el equipo Manual 0:2
28 Probar amperaje nominal Multimetro 0:5
29 Verificar sentido de giro Visual 0:5
30 Colocar Guardas Manual - llave
0:5
31 Realizar limpieza al equipo Manual 0:10
32 Realizar Limpieza a zona de trabajo
Manual 0:10
33 Inventariar herramientas y accesorios
Manual 0:5
34 Hacer entrega del equipo al supervisor u operario
Caminar 0:5
35 Llenar orden de trabajo o sistemático
Lapicero – Manual
0:10
36 Reportar Novedades Lapicero - Manual
0:10
Elaboró: Carlos A. Henao H.
Revisó: William Zapata Aprobó: Bernardino Quintero
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c. PROGRAMA DE LUBRICACIÓN PRODUCTIVA EN LA COOPERATIVA COLANTA
NORMAS E INSTRUCCIONES ESPECÍFICAS A SEGUIR
i. LUBRICACIÓN CORRECTIVA Consiste en asignar correctamente los lubricantes por mecanismos, adoptando el precepto de utilizar estos de la forma más eficientemente. Por medio de las cartas de lubricación, identificar clara y concisamente los lubricantes a utilizar en cada mecanismo en conjunto con las variables de selección más importantes, cumpliendo con los estándares internacionales e internos. Los supervisores encargados del área mecánica y lubricación deberán consignar la información necesaria en el software de lubricación para establecer correctamente el lubricante vinculado, logrando con ello la recolección de variables necesarias para la selección del mismo o con las características similares fisicoquímicas para su cambio. Integrar el conocimiento adquirido por nuestros operarios, la información técnica de los equipos consignada en los catálogos de este, los proveedores de lubricantes, personal encargado de la lubricación y supervisores en las fichas de operación con el fin de brindar el conocimiento preciso y de manera amable a cada operario de maquina la manera de lubricar correctamente los mecanismos con el fin de alcanzar la mayor eficiencia y eficacia en la lubricación industrial.
ii. LUBRICACIÓN PREVENTIVA Consiste en establecer tareas y frecuencias de lubricación acertadas por medio del SMIM “Software para el Manejo de la Información de Mantenimiento”, utilizando rutas tribológicas limpias bajo el precepto HACCP y BPM. El supervisor encargado del área tribológica procede a elaborar las actividades de lubricación, tareas y planes de trabajo, de acuerdo al instructivo “Creación de una actividad de mantenimiento, tarea y plan de trabajo” las cuales posteriormente se adicionarán al Plan de Mantenimiento anual. Para el control del cumplimiento de las tareas de lubricación, se debe establecer un indicador de “Cumplimiento de mantenimiento preventivo”, que determine la eficiencia en la ejecución de los planes de mantenimiento semanales.
iii. LUBRICACIÓN PREDICTIVA
65
Es aquella lubricación basada en el conocimiento del estado de un elemento rotativo por medición continúa de algún parámetro significativo como nivel de vibraciones, estado del aceite, entre otras. Esta lubricación se establecerá como actividades, tareas y planes de trabajo preventivos para ciertos equipos que según su criticidad así lo ameriten.
iv. LUBRICACIÓN PROACTIVA Tiene como objetivo corregir el origen de una falla real ó potencial y alcanzar la vida útil de los mecanismos de los equipos rotativos con base en los análisis de los parámetros de funcionamiento y características propias del aceite o grasa lubricante. Esta lubricación se entiende como el mejoramiento continuo de nuestro programa de lubricación.
v. SEÑALIZACIÓN DE PUNTOS DE LUBRICACIÓN Y LUGARES DE ALMACENAMIENTO Consiste en implementar la señalización visual de puntos, zonas de almacenamiento y equipos de lubricación en todas las plantas de la Cooperativa, para la aplicación de este numeral remitirse al instructivo " Señalización de Puntos de Lubricación y Lugares de Almacenamiento".
vi. DISPOSICIÓN DE LOS LUBRICANTES Y MANEJO AMBIENTAL Consiste en minimizar el impacto ambiental proveniente del manejo indiscriminado de los lubricantes, los objetivos a trazar son la buena disposición final de los lubricantes, la disminución del consumo hasta las mínimas cantidades necesarias y la utilización de lubricantes que no alteren en lo posible el medio ambiente, teniendo en cuenta el instructivo vigente en la Cooperativa del área de gestión ambiental “Manejo de residuos peligrosos”. Al igual que el decreto 1609 de 2002, donde se especifica cómo debe ser la movilización de los aceites usados, al igual que el Decreto 4741 de 2005, por el cual se reglamenta parcialmente la prevención y manejo de los residuos y desechos peligrosos generados en el marco de la gestión integral.
vii. ASPECTOS PARA TENER EN CUENTA EN EL ALMACENAMIENTO Y MANEJO DE LUBRICANTES
• Contar con instalaciones adecuadas, como pisos, señalización, etc.
• Tener disponibles los equipos requeridos para el cambio de aceite y manejo del mismo.
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• Mantener los elementos requeridos para el almacenamiento temporal.
• Garantizar en todo momento el confinamiento del aceite.
• Entregar el aceite a un transportador autorizado.
• Contar con material oleofilico para el control del goteo.
• No descargar aceites al sistema de alcantarillado.
• Los pisos deben construirse en material sólido e impermeable.
• No debe poseer ninguna conexión con el alcantarillado.
• Se debe garantizar una excelente ventilación, ya sea natural o forzada.
• Tener recipiente de recibo primario, el cual permitirá trasladar el aceite lubricante usado removido, desde el lugar de servicio del motor o equipo hasta la zona para almacenamiento temporal.
• Contar con asas o agarraderas que garanticen la manipulación segura del recipiente.
• Contar con un mecanismo que asegure que la operación de trasvasado de aceites lubricantes usados del recipiente de recibo primario al tanque o lugar de almacenamiento temporal.
Para el almacenamiento se deberán contemplar los siguientes aspectos:
• Tanques de almacenamiento, superficiales o subterráneos.
• Dique o muro de contención.
• Cubierta sobre el área de almacenamiento.
• Material oleofilico y extintores.
• Bodega con un diseño adecuado para pisos, salidas, drenajes,Confinamiento, techos, ventilación, equipo eléctrico, protección contra rayos eléctricos.
• Kit de derrames de sustancias químicas peligrosas.
viii. PASOS SECUENCIALES SEGÚN RESPONSABILIDADES.
EL SUPERVISOR ENCARGADO DEL ÁREA Recolecta y/o valida la siguiente información por mecanismo a lubricar con base en los listados de equipos rotativos a su cargo: Velocidad del mecanismo a lubricar, temperatura de operación de dicho mecanismo y la carga a la cual esta sometido, otro aspecto importante es la biodegradabilidad del lubricante y su condición frente a la utilización en empresas de alimentos. Una gran ayuda en la selección del lubricante es la siguiente tabla: Tabla 4. Ayuda para selección de lubricantes.
67
Velocidad Alta : Aceite delgado Baja : Alta viscosidad
Carga Alta : Alta viscosidad Baja : Baja viscosidad
Temperatura Alta : Alta viscosidad Baja : Baja viscosidad
Viscosidad Velocidad Tº operación Baja: ISO 32-68 Media: ISO 100 – 220 Alta: ISO 320 – 680
Baja: 0 – 450 rpm Media: 450 – 900 rpm Alta: Por encima de 900
Normal: 10º – 35ºC Media: 35º – 59ºC Alta: por encima de 59ºC
Fuente: Curso PLP. En conjunto con el proveedor del equipo, catálogos y/o cálculos somete dicha información a discusión en cuanto al grado ISO del aceite o el grado de consistencia de la grasa NLGI. Selecciona el mejor aceite para su mecanismo a lubricar teniendo en cuenta: Se deberán cambiar paulatinamente los lubricantes utilizados en los mecanismos de maquinaria de procesos alimenticios por aquellos que se encuentren matriculados en las normas estadounidenses como lo son la USDA y certificados de la NSF, los cuales deberán estar sometidos y adscritos al programa de certificación vigente desde el año 1999 el cual clasifica los lubricantes en su lista Nonfood Compounds Registration Program. Siguiendo con el precepto de tener los lubricantes lo más biodegradables y menos tóxicos posibles. La selección debe realizarse desde los puntos críticos para el programa BPM hasta llegar a ser extensivo a zonas como servicios y tratamiento de aguas. Los coeficientes de fricción de los lubricantes deben ser los más bajos posibles, con el fin de poder implementar programas de ahorro de energía por menor fricción. Se debe tratar en lo posible de usar una sola marca de lubricantes teniendo en cuenta no solo el aspecto económico sino técnico y calidad de servicio post venta.
Elabora la “Ficha técnica y de seguridad química” según disposición BPM.
Realiza las cartas de lubricación de la siguiente manera:
68
Con ayuda del software de lubricación identifica y relaciona los equipos padres, los equipos hijos, sus componentes y los mecanismos que se les va a realizar la lubricación, se deberán tener en cuenta las frecuencias de lubricación de los equipos con el fin de crear las rutas limpias de lubricación. Es de gran ayuda la información consignada en el software SMIM.
En el software se realiza la carta de lubricación de todos los equipos rotativos que cubren el alcance de este procedimiento. La información de lubricación de cada uno de los mecanismos lubricados, debe estar fundamentada en las recomendaciones de los fabricantes de los equipos, complementada con la experiencia del personal de lubricación y con los datos recopilados a través del tiempo a medida que se ejecutan los diferentes programas de lubricación.
Esta carta de lubricación debe contener la siguiente información:
• Nombre de la empresa, Planta, Punto de Venta, Comercializadora, Agroindustrial, Agrocolanta y sección donde está ubicado el equipo rotativo.
• Nombre del equipo rotativo, tipo y serie.
• Nombre de cada uno de los componentes.
• Nombre de los mecanismos a lubricar de cada uno de los componentes.
• Cantidad de mecanismos por componente.
• Nombre del lubricante, Grado ISO, SAE y NLGI.
• Método de lubricación.
• Frecuencia de relubricación.
• Cantidad de lubricante por mecanismo, bombazos, galones.
• Temperatura de operación.
• Código del color para identificación del lubricante.
La carta de lubricación es la base fundamental de la lubricación de los equipos rotativos, permite conocer de manera precisa el tipo de lubricante y los demás parámetros relacionados con la lubricación de los mecanismos del equipo rotativo, y garantiza que ninguno de ellos se quede sin aplicarle el lubricante requerido y que por lo tanto pueda alcanzar su vida de diseño, además asegura que de requerirse un cambio de marca o de lubricante se garanticen las mínimas variables a tener en cuenta para dicho cambio.
Establece las actividades, tareas y planes de trabajo según el instructivo “Creación de una Actividad de Mantenimiento, Tarea y Plan de Trabajo” para la lubricación
69
preventiva, adicionalmente las incluye en el plan de mantenimiento bajo una frecuencia constante. Todo esto bajo el marco del procedimiento “Mantenimiento Preventivo para Equipos y Sistemas Asociados”.
Establece rutas tribológicas limpias, estas rutas no son más que una actividad de mantenimiento preventiva las cuales se llevan a cabo de la siguiente manera:
Según las divisiones de secciones dada en el paso Lubricación Correctiva utilizada en software de lubricación, seleccionar los equipos que posean la misma frecuencia de lubricación y que estén inmersos en el programa SMIM (Ejemplo: lubricar Mecanismo maquina M1, frecuencia 15 días y Lubricar Husillo Sin fin maquina M2, Frecuencia: 15 días, Note como las dos maquinas se encuentran en áreas similares y poseen la misma frecuencia de reengrase).
Se establece la ruta tribológica para la sección y los equipos de la misma teniendo en cuenta realizar las actividades de mantenimiento descritas en el punto 4.1.6 en cada tarea de la actividad Ruta tribológica limpia (Ver anexo 5) teniendo en cuenta que la primer tarea debe corresponder a la primer actividad de los equipos limpios y sucesivamente hasta agotar las actividades de este equipo que corresponderán a las tareas subsiguientes de la ruta tribológica hasta llegar a las primeras actividades y agotarlas de los equipos que se encuentren en la parte más sucia de la sección, las cuales serán las ultimas tareas de la ruta tribológica (Ejemplo: el Mecanismo de la maquina M1, se encuentra en una zona limpia, por lo tanto seria la primer tarea de la ruta tribológica que correspondería a la actividad de reengrase del equipo M1, luego la segunda tarea seria la actividad asociada al reengrase del Husillo del Sin fin de la maquina M2, ya que M2 opera sin ningún proceso anterior, mientras que M1 pertenece a un área de desinfección especifica).
Las rutas tribológicas deben coincidir en frecuencia con los equipos que se tengan asignados a ella, se debe realizar por medio del programa SMIM.
Para la lubricación predictiva de equipos críticos, programa las actividades de análisis de aceite y análisis de vibraciones según las actividades predictivas (Toma muestra de aceite y Análisis de Vibraciones, ejecutado por el personal de lubricación) ya sea con un ente interno o externo, de acuerdo a los resultados tomar las medidas correctivas o preventivas del caso. Estas acciones preventivas serán dirigidas y centralizadas por el Departamento de mantenimiento de Medellín, los cuales poseen una programación de recepción de muestras según programación de
70
plantas piloto, donde los resultados del análisis determinaran los ajustes en las respectivas frecuencias de mantenimiento y los planes anuales de los equipos.
En el caso de que la lubricación sea de carácter correctivo (entendiéndose como lubricación correctiva el cambio de aceite o grasa, por causas tales como: error en la selección del lubricante, mala calidad, contaminación, bajo nivel, las cuales generan un tiempo de paro no programado) se realiza según el procedimiento “Mantenimiento Correctivo para Equipos y Sistemas Asociados”
Lubricación Proactiva: Verifica la ejecución de las ordenes de trabajo según el procedimiento “Mantenimiento Preventivo para Equipos y Sistemas Asociados” y analiza en cuyos casos amerite el origen de una falla real ó potencial y establece las acciones correctivas, preventivas y de mejora correspondientes.
EL AUXILIAR MANTENIMIENTO
Mediante el Software de Mantenimiento consigna la información recolectada por el supervisor del área en los atributos del equipo, de no ser posible consignarla en la Carta de Lubricación, teniendo como herramienta el software de lubricación, además de ingresar las actividades, tareas y planes de mantenimiento de los equipos a lubricar, para ello se debe especificar dentro de los planes de mantenimiento el tipo de lubricante utilizado, las cantidades y los componentes a lubricar.
Se encarga de imprimir, cerrar y/o verificar el plan de mantenimiento semanal, las rutas de lubricación y las ordenes de trabajo referentes a lubricación en el Software de Mantenimiento, con las cantidades de lubricante utilizados.
Ingresa al SMIM las rutas tribológicas que se deriven de este programa de lubricación.
Imprime los informes mensuales referentes al área de lubricación, incluidos en el informe mensual consolidado para todo el Departamento de Mantenimiento, este debe incluir entre otros:
- Ordenes de trabajo de lubricación programadas vs. ejecutadas. - Costos de lubricantes por tipos y máximos consumos por equipo. - Equipos que presentaron anomalías en lubricación.
71
EL PERSONAL DE LUBRICACIÓN
Realiza las rutas tribológicas de los equipos a los cuales están asociadas las actividades de mantenimiento RUT LU 00 XX (los consecutivos de los códigos de las actividades corresponden a los estipulados en los lugares donde aplica el alcance de este procedimiento) o las demás definidas en el Anexo 5, cumpliendo las BPM establecidas.
Estas rutas serán asignadas a la persona encargada de la lubricación por medio del programa SMIM teniendo en cuenta la disponibilidad horaria, ya que entre menos personas realicen las rutas más fiable será el conocimiento adquirido del proceso y se podrán canalizar los esfuerzos de capacitación en un personal más especializado.
El personal de lubricación además estará a cargo de velar por el buen estado del cuarto de lubricantes, así como de cada uno de los utensilios para realizar su labor según el instructivo " Señalización de Puntos de Lubricación y Lugares de Almacenamiento". PERSONAL DE PRODUCCIÓN.
En las plantas en donde sea posible se le asignara la lubricación diaria del equipo, según indicación TPM (Mantenimiento Productivo Total), en esta lubricación diaria se le darán indicaciones precisas según ficha de operación atendiendo en todo momento los pasos e indicaciones del Departamento de Montajes y Mantenimiento. Ver anexo 3 “Ficha operación para lubricación diaria”
Nota: Es necesario que cada persona que integre el grupo de lubricación industrial sea conciente de su importancia en el proceso productivo y lo coloque en práctica en su puesto de trabajo.
ix. CONTROLES
• Carta de Lubricación.
• Orden de trabajo Ruta Tribológica.
• Ficha operación para lubricación diaria.
• SMIM.
x.ESTADO DE LAS ACTIVIDADES
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En el mes de noviembre se empezaron a realizar las reuniones del grupo primario de lubricación de Colanta, se han ido adelantando actividades con el fin de implementar por completo el programa de lubricación productiva en cada una de las plantas de la Cooperativa.
Desde un principio se tuvo muy claro las actividades que se deberían adelantar para la implementación de dicho programa. Como se muestra en el texto citado anterior se trato de abarcar todos los ítems desde el momento en el que el proveedor de lubricantes entrega dicho producto en la plantas hasta que se hace la disposición final del mismo.
Dentro de actividades que se plantearon están:
• Norma de lubricación.
• Instructivo de lubricación.
• Norma cuarto de lubricantes.
• Perfil profesional del lubricador.
• Buenas prácticas de lubricación y manejo ambiental de lubricantes.
• Equipos necesarios para analizar los lubricantes.
• Matriz DOFA de la lubricación en la Cooperativa. Para esta actividad solo se tomo el cuadrante D.O.
• Lubricantes grado alimenticio y lubricantes tipo 3H.
• Instructivo para la toma de muestras de lubricantes.
• Equipos críticos tanto por inocuidad del producto como por equipos esenciales.
• Unificación de proveedores. Actualmente se dispone de muchos lubricantes de distintos proveedores y que en muchos casos cumplen la misma función.
• Rutas de lubricación donde el lubricador debe ir de zona limpia a zona sucia para evitar la contaminación cruzada.
• Viabilidad del uso de lubricantes sintéticos con la finalidad de ahorrar dinero por periodos de relubricación mayores.
• Escoger proveedor que satisfaga todas las necesidades de la Cooperativa (capacitaciones, análisis de lubricantes, disponibilidad, grado alimenticio, servicio de disposición final, biodegrabilidad) en el campo de la lubricación.
Según cronograma se estima que para el mes de agosto de 2009 se tenga lista todas las actividades y empezar pruebas con los lubricantes seleccionados, esto con la finalidad de hacer las pruebas pertinentes, estudios de consumo de energía y generar
73
informes. Según los resultados obtenidos en dicha prueba se procederá a implementar en las restantes plantas. d. ANÁLISIS Y CÁLCULO DE LA BOMBA DE LA BOCATOMA PARA SER REEMPLAZADA POR UNA BOMBA MÁS EFICIENTE DATOS BOMBA ACTUAL, B1:
• Potencia: 6.624 kW, 9.0 HP.
• Velocidad: 1750 RPM
• Cos Ø: 0.87.
• Frecuencia: 60 Hz.
• Voltaje utilizado por la bomba (V): 220 V.
• Corriente utilizada por la bomba (I): 22 A.
• Caudal: 6.3 L/s.
DATOS BOMBA REQUERIDA, B2:
• Potencia: 3.728 kW, 5.0 HP,
• Velocidad: 1750 RPM.
• Cos Ø: 0.895.
• Frecuencia: 60 Hz.
• Voltaje utilizado por la bomba (V): 220 V.
• Caudal: 6.3 L/s.
CÁLCULOS. Para los cálculos correspondientes, los datos iniciales tomados son: presiones de succión y descarga, pérdidas fricciónales y localizadas en todo el sistema, medición de caudal a través de vertedero con abertura triangular. Partiendo de estos datos se calculó la cabeza de bomba requerida.
74
Para calcular el consumo de ambas bombas y hacer un análisis de costo-beneficio. Realizamos los siguientes cálculos: Cálculo de la Potencia Activa:
• Para la Bomba actual (Bomba 1):
, 1 3*A BP V I Cosφ= × ×
, 1A BP : Potencia activa para la bomba 1
V : Voltaje = 220 V. I : Corriente = 22 A. Cosφ : 0.87
( ) ( ) ( ), 1 3* 220 22 cos0.87 8.382 11.24 .A BP V A kW HP= × × = =
• Para la Bomba requerida (Bomba 2):
P V I= ×
P : Potencia de la bomba = 5 HP. V : Voltaje = 220 V. I : Corriente.
3728.516.94
220
P WI A
V V= = =
Luego la potencia activa es:
, 2 3*A BP V I Cosφ= × ×
( ) ( ) ( ), 2 3* 220 16.94 cos0.895 6.454 8.65 .A BP V A kW HP= × × = = Cálculo del consumo de las Bombas: La bomba actual B1, tiene un tiempo promedio de funcionamiento de 3 horas. Mientras que el tiempo de funcionamiento calculado de la bomba B2, para el caudal requerido por la planta (77.62 m3/dia), es de 3.5 h. Calculamos entonces los kWh consumidos por cada bomba.
75
• Para la Bomba B1:
.146.253*382.8 kWhhkW =
• Para la Bomba B2:
kWhhkW 589.225.3*454.6 = Promediando el valor del kWh facturado en los últimos cuatro meses por epm tenemos: 184.36 $/kWh. Luego:
• Para la Bomba B1:
•
92.4635$/$36.184*146.25 =kWhkWh
• Para la Bomba B2:
51.4164$/$36.184*589.22 =kWhkWh Analizando los resultados anteriores concluimos lo siguiente: con la Bomba B2, obtendríamos un ahorro de energía correspondiente a $471.41 por día. Es decir, $169.708 por año. Por otro lado, debemos tener en cuenta los costos de mantenimiento. Para la Bomba B1 se ha invertido entre Mayo del 2007 y Mayo del 2008, $1’897.492. En mantenimiento correctivo y preventivo. Programando un sistemático de mantenimiento preventivo para la nueva Bomba B2, estimamos los costos de mantenimiento preventivo en $261.950. Anualmente entonces el ahorro sería: Ahorro costos de mantenimiento + Ahorro de energía = Ahorro total. ($1’897.492-$261.950)+ $169.707.6 = $1’805.250. De acuerdo a este resultado, la inversión de la nueva bomba B2 se libraría en un período de tres años aproximadamente.
76
OBSERVACIONES. El sistema de bombeo actual es ineficiente debido al dimensionamiento de las tuberías. La tubería de succión tiene un diámetro interno de 2’’, mientras que la tubería de descarga tiene un diámetro interno de 3’’. Estas condiciones reducen la eficiencia de la bomba. Se aumentará entonces el diámetro de la tubería de succión la cual tiene una longitud de 6m y material PVC, hasta un diámetro igual o superior al diámetro de la tubería de descarga. Estas condiciones aumentarán la eficiencia de la bomba recomendada, reduciría la potencia activa y en consecuencia el consumo de la bomba, de acuerdo a la siguiente relación:
100×=A
H
P
Pη
Donde: η : Eficiencia de la Bomba.
HP : Potencia de la Bomba.
AP : Potencia activa.
HA P
P =100
*η
e. SEGUIMIENTO, ANÁLISIS Y PROPUESTA PARA LA
LAVADORA DE CANASTAS
DATOS.
•••• Tiempo de llenado de agua en el equipo: 20 min.
•••• Tiempo de flujo de vapor en el equipo: 20 min.
•••• Temperatura operación: 50 ºC.
•••• Volumen de agua inicia (V2 ): 3000 L = 3 m3.
•••• Volumen de NaOH (50%) (V2): 11 L = 0,011 m3.
•••• Concentración inicial de NaOH (C1): 50%p/p.
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO.
77
Se llena automáticamente de agua el compartimiento de lavado completando 3000
L de agua. Se prepara la solución agregando 11 L de NaOH (50%), este proceso
toma alrededor de 20 minutos. Luego se lleva a cabo una primera entrada de vapor
y se deja recircular la solución, hasta que se alcance la temperatura de operación
(Top). Este procedimiento se realiza en 20 minutos. Así comienza entonces la
primera entrada de canastas a la máquina.
MEDICIÓN Y CÁLCULOS.
Determinamos la concentración de la solución preparada para la primera entrada de
canastas (C2):
222111 ρρ VCVC =
1C =50%p/p
1V =11L ppC /%3,02 = .
1ρ = 1,52
2C = Concentración de la solución.
2V =3000L
2ρ = 1,00 (Densidad del agua)
Se realizó un primer muestreo en los dos tanques: tanque 1 (Soda) y tanque 2
(agua). Las muestras se tomaron cada 500 canastas durante un periodo de 6 horas.
Las muestras se enviaron al laboratorio de aguas de la planta Lácteos Colanta con el
fin de conocer la composición físico- química del agua.
Los resultados del análisis fueron los siguientes:
Tabla 5. Primer muestreo realizado en la lavadora de canastas (Tanque Soda
caustica).
78
fecha canastas PH turbiedad
(ntu)concentracion conductividad
27/01/2009 0 12,62 16,7 0,32 121,127/01/2009 500 12,47 39 0,32 2,2427/01/2009 1000 12,2 57,3 0,24 170,127/01/2009 1500 12,19 73,1 0,2 95327/01/2009 2000 10,96 158 0,04 388
MUESTREO LAVA-CANASTAS 2009 (NUMERO DE CANASTAS LAV ADAS)
TANQUE 1 (SODA)
Tabla 6. Primer muestreo realizado en la lavadora de canastas (Tanque agua).
Figura 21 - 22. Conductividad de los tanques de soda caustica y agua.
Figura 23-24. Turbiedad de los tanques de soda y agua.
fecha muestreo canastas PH turbiedad
(ntu)concentracion conductividad
27/01/2009 1 0 9,83 4,37 0 13,1227/01/2009 1 500 11,54 8,18 0,04 14,3227/01/2009 1 1000 11,73 17,9 0,04 7,9627/01/2009 1 1500 11,54 21,3 0,08 5,0627/01/2009 1 2000 12 23,1 0,12 3,38
MUESTREO LAVA-CANASTAS 2009 (NUMERO DE CANASTAS LAV ADAS)TANQUE 2 (AGUA)
CONDUCTIVIDAD TANQUE 1
0
500
1000
1500
0 500 1000 1500 2000
NÚMERO DE CANASTAS
con
du
ctiv
idad
concentracion
CONDUCTIVIDAD TANQUE 2
0
5
10
15
20
0 500 1000 1500 2000
NÚMERO DE CANASTAS
con
duc
tivid
ad
conductividad
TURBIEDAD TANQUE 1
0
50
100
150
200
0 500 1000 1500 2000
NÚMERO DE CANASTAS
turb
ied
ad (
ntu
)
turbiedad (ntu)
TURBIEDAD TANQUE 2
05
1015
2025
0 500 1000 1500 2000
NÚMERO DE CANASTAS
turb
ied
ad (
ntu
)
turbiedad (ntu)
79
Figura 25-26. pH de los tanques de soda y agua.
Figura 27-28.Concentración en los tanques de soda y agua.
El segundo muestreo se realizó con base al tiempo operación de la máquina.
Los resultados del análisis fueron los siguientes:
Tabla 7. Segundo muestreo realizado en la lavadora de canastas (Tanque Soda
caustica).
PH TANQUE 1
10
10,5
11
11,5
12
12,5
13
0 500 1000 1500 2000
NÚMERO DE CANASTAS
pH PH
PH TANQUE 2
0
2
4
6
8
10
12
14
0 500 1000 1500 2000
NÚMERO DE CANASTAS
pH
CONCENTRACION TANQUE 1
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 500 1000 1500 2000
NÚMERO DE CANASTAS
conc
entr
acio
n %
(m
/m)
concentracion Logarítmica (concentracion)
CONCENTRACION TANQUE 2
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
NÚMERO DE CANASTAS
conc
entr
acio
n %
(m/m
)
concentracion Logarítmica (concentracion)
TIEMPO (H) conductividad 1 Unidadturbiedad
(ntu) 1PH 1
CONCENTRACION % (m/m) 1
1 22,7 ms/cm 35,5 12,7 0,3962 22,4 ms/cm 18,1 12,8 0,3923 22,5 ms/cm 20,9 12,7 0,3884 15,06 ms/cm 96,2 12,6 0,2645 14,74 ms/cm 237 12,7 0,2486 14,3 ms/cm 122 12,6 0,244
TANQUE 1 Muestreo 2
80
Tabla 8. Segundo muestreo realizado en la lavadora de canastas (Tanque agua).
Figura 29-30. Conductividad en los tanques de soda y agua.
Figura 31-32. Turbiedad en los tanques de soda y agua.
CONDUCTIVIDAD TANQUE 1
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6
tiempo (h)
cond
uct
ivid
ad
conductividad 1
Conductividad Tanque 2
0
200
400
600
800
1000
1200
0 1 2 3 4 5 6 7
tiempo (h)
cond
uct
ivid
ad
conductividad 1
TURBIEDAD TANQUE 1
0
50
100
150
200
250
1 2 3 4 5 6
tiempo (h)
turb
ied
ad (
ntu
)
turbiedad (ntu) 1
Turbiedad (ntu) Tanque 2
050
100150
200250
300
0 1 2 3 4 5 6 7 8
tiempo (H)
turb
ied
ad
turbiedad (ntu) 1
TIEMPO (H) conductividad 1 Unidadturbiedad
(ntu) 1PH 1
CONCENTRACION % (m/m)
1 1034 us/cm 21,6 11,8 0,0122 912 us/cm 13,5 11,8 0,0163 961 us/cm 10,3 11,7 0,0164 2,99 ms/cm 96 12,1 0,0445 2,88 ms/cm 280 12,1 0,0526 2,85 ms/cm 40,1 12,1 0,048
TANQUE 2 Muestreo 2
81
Figura 33-34. pH en los tanques de soda y agua.
}
Figura 35. Concentración NaOH en el Tanque 1.
Para preparar la solución final de lavado es necesario tener en cuenta a demás del
volumen del tanque de almacenamiento de la solución, el volumen del
compartimiento de lavado y las tuberías.
Es importante aclarar lo siguiente. Cuando se inició el proceso de lavado de
canastas (después de la dilución en agua y calentamiento con vapor), es decir
después de 30 minutos, la concentración se encuentra en 0,3%, las canastas aun no
salen de la maquina eficientemente lavadas, debido a que la solución de soda no
Concentración NaOH (%p/p)
y = -0,0994Ln(x) + 0,431
R 2 = 0,7315
00,05
0,10,15
0,20,25
0,30,35
0,40,45
0,5
0 2 4 6 8
Tiempo muestreo (H)
[NaO
H] (
%p/
p)
04-Feb Logarítmica (04-Feb)
PH Tanque 1
12,512,55
12,612,65
12,712,75
12,812,85
1 2 3 4 5 6
tiempo (h)
pH PH 1
PH Tanque 2
11,6
11,7
11,8
11,9
12
12,1
12,2
0 1 2 3 4 5 6 7
tiempo (H)
PH
82
alcanza a ser removida de las superficies de las canastas y se siente la sensación
“babosa” al tacto. Debemos mencionar también que se presentan pérdidas por
evaporación de la solución, con la primera entrada de vapor.
CÁLCULO DE PUNTOS DE EBULLICIÓN:
La presión atmosférica de San Pedro es 530 mmHg = 0,75 atm.
La temperatura de ebullición del agua se calcula con la Ecuación de Antoine:
Constantes de Antoine:
A = 8,07131, B = 1730,630, C = 233,426.
CPA
BT
vap
−−
=log
La temperatura a la cual ebulle el agua en San Pedro es 92,16 ºC.
Para determinar la temperatura de ebullición de la solución preparada de soda
cáustica, empleamos el diagrama de Dühring.
Figura 36. Temperatura ebullición soda Vs Temperatura ebullición del agua.
Fuente: Dühring.
TC
BAPvap +
−=log
83
Observamos entonces que respecto a la temperatura de ebullición del agua (92,16
ºC) a la concentración de la solución de NaOH (0,3%), la temperatura de ebullición
de dicha solución es 88 ºC.
La solución se estabiliza a 70 ºC, cuando esto sucede ya ha habido una caída
vertiginosa de concentración, a demás se adicionan 50 L más de agua para
restablecer el nivel, lo que diluye aun mas la solución y aporta la segunda caída de
concentración. La concentración de la solución disminuye cerca de 6,45%.
Para calcular la concentración máxima a la que se puede lavar, empleamos la
correlación roja en la grafica de concentración de NaOH en el tanque 1. Se
pretende mantener la concentración moderada para que el efecto de lavado sea
eficiente (mayor a 0,1%). De acuerdo a la correlación, la concentración a la que
debe adicionarse mas soda para restablecer la concentración inicial es 0,14%, esto
sucede aproximadamente después de 18 horas de funcionamiento. Transcurrido
este tiempo, se ha perdido el 53,3% de la concentración inicial de la solución. El
volumen de soda entonces presente en la solución es 5,17%. El volumen que
agregamos de NaOH es:
133122 ρρ VCVC =
2C =0,14%
2V =5,17 L
3C =0,3%
3V = 2,5 L de soda para restablecer la concentración inicial (0.3%).
Por otro lado se presenta el problema generado por la turbiedad, no se puede lavar
con valores críticos de turbiedad aunque se cuente con la concentración adecuada
para hacerlo.
84
Figura 37. Turbiedad del tanque de soda caustica.
Definimos valores críticos de turbiedad a valores que se encuentran por encima de
300NTU.
RESULTADOS.
Observando los comportamientos de las tendencias de las soluciones se concluye
que cuando la solución está a más baja concentración, su caída de concentración,
valga la redundancia, es menos pronunciada.
Se propone entonces un nuevo módulo para el PLC de la máquina con un sensor
de concentración y conductividad ubicado lateralmente en el tanque de soda
cáustica, acompañado de una válvula dosificadora de NaOH, que se encargue de
restablecer la concentración de la solución. Por otra parte, es necesario disponer de
un turbidímetro en línea para medir los NTU y así tomar la decisión de hacer el
cambio de agua y soda en los tanques de acuerdo a las lecturas.
En resumen el procedimiento sería el siguiente:
Turbiedad Tanque 1
0
50
100
150
200
250
0 2 4 6 8
Tiempo muestreo (H)
[NaO
H] (
%p/
p)
turbiedad (ntu) 1 2 per. media móvil (turbiedad (ntu) 1)
85
• Preparar la solución inicial de lavado (0,3%) con 11 L de NaOH al 50%.
• Cuando hayan transcurrido alrededor de 18 horas, y si la turbiedad está por
debajo de 1000 NTU se agregan 2,5 L de NaOH al 50%, es decir, 3,5 L para
operar las 24 horas.
• El cambio de agua y soda cáustica puede realizarse cada 48 horas de
acuerdo a lo anterior.
AHORRO
El ahorro en el procedimiento se refleja de la siguiente forma:
Ahorro de Soda Cáustica.
Ahorro NaOH = 11 L – 3,5 L = 7,5 L de NaOH(50%)/Lote de lavado.
En 48 horas actualmente se gastan 22 L debido a que el equipo se lava diariamente.
El ahorro en de soda cáustica en este tiempo es: 22 L – 7L = 15 L.
añoaño
mes
mes
lotes
Lote
kg
kg
874.574'5$12*
30*
4,11*
4,1358$ =
Ahorro de Agua:
Actualmente la lavadora de canastas está consumiendo sólo en el equipo, un
promedio de 3.6 m3 /lote de lavado. El lavado se realiza diariamente de acuerdo a
esto entonces se gastarían 7.2 m3/día promedio en 48 horas. Efectuando el cambio
de agua y soda en el equipo cada 48 horas el ahorro es el siguiente:
añoaño
mes
mes
Lotes
Lote
m
m
2,403.474'7$12*
15*
6,3*
4,1153$ 3
3= .
86
Ahorro de Vapor:
El consumo actual de vapor en la lavadora de canastas, depende de los siguientes
aspectos: temperatura de entrada del agua, tiempo de operación del equipo y ciclo
de lavado.
Para determinar el consumo de vapor en la lavadora de canastas es necesario
calcular el costo de la unidad de vapor generada por la caldera. Dicho costo
depende en gran parte del consumo de combustible en la caldera como se muestra
en el siguiente diagrama:
Figura 38. Factores de costo promedio del vapor.
Fuente: Cartilla URE
El análisis del costo de la unidad de vapor ($/kgvapor) se realizará con base al flujo y
costo de combustible, de la siguiente forma:
Determinación del costo de Vapor.
s
kgm
s
kgm
ecombustibl
vapor
02.0
3344.0
=
=
Costo combustible ($/gal)= $2719.30
gal
87
ecombustibl
vapor
ecombustibl
ecombustibl
ecombustibl
ecombustibl
ecombustibl
vapor
gal
kg
gal
L
L
kg
kg
kg 43.59
1
78.3*
0344.1*
02.0
3344.0=
vapor
ecombustibl
vapor
ecombustibl
kg
gal
kg
gal 75.45$43,59
30.2719$
=
Determinación del consumo de Vapor en la Lavadora de Canastas.
Figura 39. Balance en la Lavadora de canastas
mH2O = 3600kg.
Tin = 19ºC.
Tf = 70ºC.
Cp = 4.18 kJ/(kg*ºC)
VAPOR
CONDENSADOS
•••• Datos.
∆Tc = Temperatura final (Tf) – Temperatura inicial (Ti) = (70 – 19)ºC = 51ºC.
tc = Tiempo de calentamiento = 20min = 0,33h.
∆Ts = Temperatura de sostenimiento = 20min = 0,667h.
Tcondensados = 84ºC.
PV = 60Psi.
88
•••• Cálculos.
h
kJ
h
CCkgkJkgQ
h
kJ
h
CCkgkJkgQ
S
C
59.112803
667.0
º5*)º/(18,4*3600
2325600
33,0
º51*)º/(18,4*3600
==
==
Luego el calor del vapor es : sCondensadoSCV QQQQ ++=
Del balance de masa: scondensadoV mm =
día
kgm
hh
día
hQ
día
hQ
m
hmQ
Vapor
V
CV
SC
V
57.479
)(
667.0*
33.0*
.*
=
−
+
=
=
Ahorro de Vapor.
•••• Consumo Actual de Vapor.
añoaño
mes
mes
Lotes
Lotedíakgdía
kg
Vapor
Vapor 3,847.898'7$12*
30*
2,21941$2,21941$75.45$*
57.479===
El ahorro de vapor con un lote de lavado de dos días (48h) es el siguiente:
S
S
S
C
C
C
t
TmCpQ
t
TmCpQ
∆=
∆=
89
añoaño
mes
mes
Lotes
Lote
416.949'3$12*
15*
2,21941$ =
Análisis Económico Costo-Beneficio.
Tabla 9. Análisis Costo Vs Beneficio
.1084,0/2,696.995'16$
140.271'14$. mesesaños
añoBeneficio
CostoRP ====
P.R = Período de retorno de inversión.
De lo anterior podemos concluir que la relación Costo
Beneficio es positiva, lo que
indica un buen margen de utilidad, a demás de viabilidad en el desarrollo de la
propuesta.
RECOMENDACIONES.
Las boquillas de la máquina que permiten el lavado de todas las superficies de la
canasta se encuentran deterioradas. Se recomienda entonces cambiar las boquillas
de la máquina y estandarizarlas por boquillas de cuerpo fabricado en polipropileno,
con abrazadera en acero inoxidable para tubería de 1½ in. Los cambios de presión
de flujo de salida de las boquillas, ha ocasionado fluctuaciones en los ángulos de
operación, situación que se suma a dicho deterioro. Por otra parte, debe cambiarse
Oportunidad Beneficio por Año ($/año)
$8'956.000
$ 645.060
Ahorro Consumo NaOH $5'574.874
Módulo PLC $ 600.000
TurbidímetroBomba Dosificadora de
NaOH de diafragma.
Equipo Costo ($) IVA incluidoSensor de Concentración y
Conductividad US$1400 = $3'220,000
$3'946.416
Ahorro Consumo de Agua $7'474,403,2
TOTAL $14'271.140 TOTAL $16'995.696,235 Boquillas CT6540-PP $ 850.080 Ahorro Consumo de Vapor
90
a demás las boquillas de polipropileno, ya que son removibles más no esqualizables.
El estado de las boquillas se presenta en la siguiente fotografía:
Figura xx. Estado de las boquillas.
Figura 40. Estado actual de las boquillas.
91
CONCLUSIONES
Con el programa PLP se han ido cumpliendo los objetivos trazados en un principio y se espera que para el mes de octubre se tenga por concluido las actividades planeadas, de tal manera que se pueda contar con un solo proveedor lo cual sería un logro muy importante dado que esto trae consigo muchas ventajas tales como: una notable disminución en los costos de adquisición, tiempo de entrega de lubricantes, uso lubricantes sintéticos respecto a los minerales usados actualmente, mayor control para el manejo a partir de análisis en el laboratorio, etc.
Para obtener una disminución en los costos de mantenimiento es necesario garantizar que los lubricantes sean de grado alimenticio, esto con el fin de aumentar el tiempo de recambio del lubricante y garantizar la inocuidad del producto. Así se puede tener un producto con los mejores estándares de calidad y a los mejores precios del mercado.
Se incluyo el plan de mantenimiento de la inyectora de salmuera dentro de las actividades de mantenimiento preventivo y así prevenir posibles paros no programados.
Con las actividades de URE se tuvieron grandes alcances y se dejo por escrito varias propuestas que ayudaran a disminuir los costes de energía y ahorrar tango agua como insumos químicos. El proyecto de la bomba de la bocatoma fue realizado y se han notado disminuciones en el consumo de energía y se espera que en un periodo de 5 años la bomba no sufra ningún daño esto debido a que viene libre de mantenimiento. Por falta de presupuesto algunas de los proyectos que se analizaron no se pudieron realizar y asi demostrar el ahorro de energia.
92
BIBLIOGRAFÍA Solo mantenimiento. http://www.solomantenimiento.com/articulos/tribologia-industrial.htm. Pagina visitada: Febrero 2009. Instituto Colombiano de Normas técnicas y certificación. Referencias bibliografías para normas 2 ed. Bogota: ICONTEC 1996. 6 p. (NTC 1307). Albarracin Aguilon, Pedro R. Tribología Y Lubricación Industrial Y Automotriz. 4ta edición. Bucaramanga. Publicado 2006. 986 paginas. Cartilla URE. Autor: UPME. http://www.upme.gov.co/si3ea/Eure/index.html. Paginas revisada: Marzo 2009. Articulos Lubricación y tribología. Autor: Pedro Ramón Albarracin Aguilon. Año: 2003-2008. http://www.ingenierosdelubricacion.com/index.php?option=com_content&view=article&id=92&Itemid=92. Pagina revisada: Marzo 2009. Mantenimiento mundial. www.mantenimientomundial.com/. Autor: Varios. Paginas visitada: Febrero 2009. Soluciones. Autor: Ornella Papini. Año: 2006. http://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=soluciones%20quimicas. Paginas Visitada: Marzo 2009. Bombas hidráulicas. Autor: Felix Mendoza Gonzales. Año:2004. http://www.monografias.com/trabajos36/bombas-centrifugas/bombas-centrifugas2.shtml?monosearch. Paginas visitada: Marzo 2009.
Lubricación. Autor: Ing. Franco Espinoza. Año: 2002. http://www.monografias.com/trabajos70/principios-lubricacion/principios-lubricacion2.shtml. Paginas Visitada: Febrero 2009.
93
12. ANEXOS
ANEXO 1. TABLAS CALCULO CARGA TÉRMICA
Tabla 10. Factores K y C para algunos materiales.
Fuente: Curso Refrigeración SENA.
94
Tabla 11. Valores Factor cambio aire según la temperatura del aire y la humedad.
Fuente: Curso Refrigeración SENA.
Tabla 12. Cambio de aire según el volumen en Ft3.
Fuente: Curso Refrigeración SENA.
Tabla 13. Cp de algunos materiales de empaque.
Fuente: Curso Refrigeración SENA.
95
Tabla 14. Calor equivalente de motores eléctricos.
Fuente: Curso Refrigeración SENA.
Tabla 15. Calor equivalente por persona.
Fuente: Curso Refrigeración SENA.
Tabla 16. Valores de factor de rapidez de algunas carnes.
Fuente: Curso Refrigeración SENA.
